研究进展|基因组所向勇团队发现连接ABA信号和合成的种子休眠调控因子
近日，基因组所向勇团队最新研究成果在线发表于国际权威学术期刊《植物细胞（The Plant Cell）》上。这篇题为“SUPPRESSOR OF RDO5 1, aHomolog of rice Seed dormancy 4, Interacts with bHLH57 and Controls ABA Biosynthesisand Seed Dormancy in Arabidopsis ”的研究论文，揭示了两个新的种子休眠调控因子ODR1与bHLH57，通过调控种子ABA合成与信号转导，进而影响种子休眠的分子机理。种子休眠是指在适宜萌发的条件下，成熟的种子仍保持不萌发的现象(Bewley., 1997)。休眠控制萌发最佳时机，使植物后代避开恶劣环境，对植物体的生存、延续和进化起到积极的作用(Finch-Savage andLeubner-Metzger., 2006)。在农业生产中，弱休眠作物的种子萌发迅速、出苗整齐，植株后续生长一致强壮，有利于高产稳产和机械化收割，因此在现代农作物品种的选育过程中往往忽视了休眠特性的保持(Donohue et al., 2010)。但是，弱休眠作物在成熟后期遇到高温高湿天气，容易穗发芽，从而影响作物的产量和质量，给粮食生产带来巨大损失(Gubler et al., 2008)。因此，研究种子休眠对于控制种子萌发和穗发芽，进而提高农作物产量质量有重要的意义。
种子休眠是一个复杂的农艺性状，受到内源激素（脱落酸（ABA）和赤霉素（gibberellins））与环境因素（包括环境温度、湿度和光照等）的共同影响。目前，种子休眠调控的分子机制仍不清楚。
图：ODR1参与种子休眠调控模式图
研究人员通过突变体筛选、BSA测序、精细定位和酵母互作蛋白筛选，鉴定了与ABA相关的种子休眠调控新基因ODR1和bHLH57，结合对二者在调控ABA合成和信号转导过程中的功能分析，提出了ODR1通过ABA和GA平衡调控来影响种子休眠和萌发的新途径。同时发现该基因与水稻休眠调控基因Sdr4具有一定的序列相似性，但是它们调控种子休眠的方向却截然相反。该研究为作物特别是水稻中同源基因的功能研究和种子休眠性状的遗传改良提供了借鉴。
中国农业科学院农业基因组研究所为该研究第一完成单位，博士后刘飞为第一作者，向勇研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程、深圳市和大鹏新区科技项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1105/tpc.20.00026
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