廣東
近日，華南農業(yè)大學農學院王州飛教授團隊在國際知名學術期刊Plant Physiology發(fā)表了題為“The OsNAC3-OsITPK4-OsMT2b module regulates rice seed germination through the reactive oxygen species pathway”的研究論文，解析了OsNAC3-OsITPK4-OsMT2b模塊通過維持種子萌發(fā)期的ROS穩(wěn)態(tài)調控種子萌發(fā)的分子機制。農學院王州飛教授和趙佳副教授為論文通訊作者，農學院博士后彭麗玲、何永奇副教授為論文的共同第一作者。
種子萌發(fā)作為植物生長發(fā)育的起始關鍵環(huán)節(jié)，直接決定田間出苗質量，是保障作物高產穩(wěn)產的重要基礎。種子萌發(fā)過程中，活性氧（ROS）必須維持在精準的“氧化窗口”范圍內：低水平ROS作為信號分子促進萌發(fā)，過量ROS則會造成氧化損傷抑制萌發(fā)，然而調控ROS穩(wěn)態(tài)的分子機制仍有待系統(tǒng)解析。肌醇三磷酸激酶（ITPK）家族是磷脂酰肌醇代謝通路的核心成員，此前研究多聚焦于其植酸合成功能，參與種子萌發(fā)調控少有報道。
本研究揭示了OsITPK4作為水稻種子萌發(fā)關鍵正向調控因子的新功能。機制解析表明，轉錄因子OsNAC3能夠直接結合并激活OsITPK4的表達，進而由OsITPK4通過抑制26S蛋白酶體介導的降解途徑來穩(wěn)定OsMT2b蛋白。OsNAC3-OsITPK4-OsMT2b這一級聯(lián)模塊，通過清除過量ROS并維持細胞內的氧化還原平衡，從根本上保障了種子的快速萌發(fā)。該分子機制的解析不僅拓寬了對植物ROS穩(wěn)態(tài)調控網絡的認知，也為未來通過分子育種手段培育適應直播栽培的高活力水稻新品種提供了新的基因靶標與理論支撐。
圖1 OsNAC3-OsITPK4-OsMT2b模塊調控種子萌發(fā)的模式圖
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