近日，農學院王州飛教授團隊在中科院一區Top期刊Plant Biotechnology Journal（IF2020=9.803）和Theoretical and Applied Genetics（IF2020=5.699）分別發表了題為“A genome-wide association study reveals that the cupin domain protein OsCDP3.10 regulates seed vigour in rice”和“A genome-wide association study reveals that the cytochrome b5 involved in seed reserve mobilization during seed germination in rice”的研究論文，克隆了調控水稻種子活力的新基因OsCDP3.10和OsCyb5，為進一步解析作物種子活力調控機制提供新線索。
水稻貯藏蛋白是影響稻米營養和食味品質的重要因素，但是其在調控種子活力中的作用鮮有報道。本研究通過全基因組關聯分析鑒定了一個控制成苗率的主效位點qSP3，證明該基因編碼cupin結構域蛋白OsCDP3.10，具有合成52 kDa球蛋白功能；與野生型相比，水稻Oscdp3.10突變體會顯著降低種子活力，且突變體種子中缺乏52 kDa球蛋白積累，導致早期萌發過程中氨基酸含量顯著降低；進一步證明OsCDP3.10基因可能通過影響種子萌發過程中氨基酸積累，刺激過氧化氫（H2O2）的產生，從而調控種子活力。這些結果為氨基酸種子引發處理和分子育種選擇提高作物種子活力提供了重要線索。（論文鏈接地址https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13731）。
圖1 水稻Oscdp3.10突變體種子活力表型
水稻種子萌發過程中物質動員是影響早期幼苗生長的重要因素，但有關控制種子物質動員的遺傳基礎尚不清楚。本研究通過全基因組關聯分析鑒定了3個控制種子萌發期物質動員的位點，并對其中一個主效QTL位點qSRMP9候選基因進行驗證，證明該基因編碼細胞色素b5基因OsCyb5；與野生型相比，水稻Oscyb5突變體種子萌發過程中物質動員量顯著降低，從而影響早期幼苗生長；進一步研究發現Oscyb5突變體成熟種子大小、籽粒淀粉、蛋白質和可溶性糖含量均于對照無顯著性差異，但在種子萌發過程中α-淀粉酶活性、淀粉和糖動員量顯著降低，從而導致葡萄糖貯備不足；水稻OsCyb5優異單倍型主要存在于秈稻和AUS稻中。這些結果為今后通過分子育種培育高活力水稻品種提供線索。（論文鏈接地址https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03948-2）。
圖2 水稻Oscyb5突變體種子活力表型
華南農業大學碩士研究生彭麗玲和孫珊為第一篇論文的共同第一作者，華南農業大學碩士研究生黃智波和中國水稻所應繼鋒研究員為第二篇論文共同第一作者，王州飛教授和何永奇副教授為共同通訊作者，仲愷工程學院楊彬博士參與了部分工作。
近來，王州飛團隊在水稻種子活力理論與技術研究取得了一系列進展，克隆了種子活力調控新基因OsIPMS1（Plant Biotech J, 2019）、qSE3（Plant J, 2019）、OsIAGLU（Plant Biotech J, 2020）、qRL11（J Exp Bot, 2021）、OsCDP3.10（Plant Biotech J, 2021）、OsOMT（Plant J, 2021）、OsCyb5（Theor Appl Genet, 2021）、OsSAUR33（Int J Mol Sci, 2021）等；基于相關理論開展種子收獲、干燥和貯藏等技術研發，開發了可以用于作物種子引發的分子標記、新型引發劑等；相關基因和種子技術已授權和申請專利共8項，為進一步提升作物種子活力提供新線索。
上述研究得到了國家自然科學基金、廣東省重點研發計劃、廣東省自然科學基金、華南農業大學高層次引進人才啟動經費等項目的資助。（文圖／農學院 何永奇）
日期：2021-11-05
水稻貯藏蛋白是影響稻米營養和食味品質的重要因素，但是其在調控種子活力中的作用鮮有報道。本研究通過全基因組關聯分析鑒定了一個控制成苗率的主效位點qSP3，證明該基因編碼cupin結構域蛋白OsCDP3.10，具有合成52 kDa球蛋白功能；與野生型相比，水稻Oscdp3.10突變體會顯著降低種子活力，且突變體種子中缺乏52 kDa球蛋白積累，導致早期萌發過程中氨基酸含量顯著降低；進一步證明OsCDP3.10基因可能通過影響種子萌發過程中氨基酸積累，刺激過氧化氫（H2O2）的產生，從而調控種子活力。這些結果為氨基酸種子引發處理和分子育種選擇提高作物種子活力提供了重要線索。（論文鏈接地址https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13731）。
圖1 水稻Oscdp3.10突變體種子活力表型
水稻種子萌發過程中物質動員是影響早期幼苗生長的重要因素，但有關控制種子物質動員的遺傳基礎尚不清楚。本研究通過全基因組關聯分析鑒定了3個控制種子萌發期物質動員的位點，并對其中一個主效QTL位點qSRMP9候選基因進行驗證，證明該基因編碼細胞色素b5基因OsCyb5；與野生型相比，水稻Oscyb5突變體種子萌發過程中物質動員量顯著降低，從而影響早期幼苗生長；進一步研究發現Oscyb5突變體成熟種子大小、籽粒淀粉、蛋白質和可溶性糖含量均于對照無顯著性差異，但在種子萌發過程中α-淀粉酶活性、淀粉和糖動員量顯著降低，從而導致葡萄糖貯備不足；水稻OsCyb5優異單倍型主要存在于秈稻和AUS稻中。這些結果為今后通過分子育種培育高活力水稻品種提供線索。（論文鏈接地址https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-021-03948-2）。
圖2 水稻Oscyb5突變體種子活力表型
華南農業大學碩士研究生彭麗玲和孫珊為第一篇論文的共同第一作者，華南農業大學碩士研究生黃智波和中國水稻所應繼鋒研究員為第二篇論文共同第一作者，王州飛教授和何永奇副教授為共同通訊作者，仲愷工程學院楊彬博士參與了部分工作。
近來，王州飛團隊在水稻種子活力理論與技術研究取得了一系列進展，克隆了種子活力調控新基因OsIPMS1（Plant Biotech J, 2019）、qSE3（Plant J, 2019）、OsIAGLU（Plant Biotech J, 2020）、qRL11（J Exp Bot, 2021）、OsCDP3.10（Plant Biotech J, 2021）、OsOMT（Plant J, 2021）、OsCyb5（Theor Appl Genet, 2021）、OsSAUR33（Int J Mol Sci, 2021）等；基于相關理論開展種子收獲、干燥和貯藏等技術研發，開發了可以用于作物種子引發的分子標記、新型引發劑等；相關基因和種子技術已授權和申請專利共8項，為進一步提升作物種子活力提供新線索。
上述研究得到了國家自然科學基金、廣東省重點研發計劃、廣東省自然科學基金、華南農業大學高層次引進人才啟動經費等項目的資助。（文圖／農學院 何永奇）
日期：2021-11-05
