大皖新闻 26-04-07 16:44
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#安徽农大破译小麦温控开关分子密码#【#科学家育聪明小麦不赖床不早醒#】小麦种子的休眠状态直接影响农业生产,过强会导致出苗不齐,过弱则易出现收获前“穗发芽”,从而导致减产或品质下降,甚至引发食品安全风险。4月7日,记者从安徽农业大学获悉,该校马传喜教授团队取得重要研究突破,首次破译小麦种子感知低温、调控休眠的分子密码,为其装上精准“温控开关”。该成果发表在《Plant Communications》。

种子休眠和穗发芽是小麦以及其它谷类作物的重要农艺性状,对全球粮食安全有着重要影响。温度是调控种子休眠和穗发芽抗性的关键因子,其背后藏着复杂逻辑:种子发育早期遇冷会增强休眠,中后期遇冷则会打破休眠。找到其中的调控因子,长期以来都是农业科研的未解之谜。马传喜团队利用全转录组测序技术,在海量小麦基因组数据中抽丝剥茧,最终锁定关键角色——新型微小RNA(miR1832),这个微小RNA在种子发育中后期低温环境下表达量会显著下降,成为调控网络的核心节点。

据介绍,该团队在进一步实验后,揭开了完整的“三位一体”调控链条:低温敏感因子TaDof-2D像“感应器”,种子发育中后期遇冷时被激活,抑制miR1832的产生;miR1832像“传递员”,被抑制后会解除对下游基因的约束;而TaP450-7A像“执行者”,摆脱约束后大量表达,推动种子打破休眠、准备萌发。

团队在由中国主办的国际高水平植物科学学术期刊Plant Communications(《植物通讯》)称,miR1832这一分子调控机制十分巧妙:TaDof-2D-miR1832-TaP450-7A模块通过影响α-淀粉酶活性以及脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)代谢通路,参与调控低温诱导的小麦种子休眠解除过程。“低温触发调控后,种子内部促进休眠的激素减少、促进萌发的激素增加,同时一种能分解淀粉、提供能量的酶活性增强,就像给沉睡的种子喝了一杯‘能量饮’,让它自然苏醒。”研究人员形象的解释说。

研究团队表示,miR1832一个微小的单碱基突变,能精准反映种子休眠强弱,为育种提供了便捷工具;同时,明确中后期低温可唤醒种子后,育种家可通过精准控温缩短育种周期。未来,有望培育出既不“赖床”也不“早醒”的“聪明小麦”,为粮食安全保驾护航。(安徽日报)