在“春天”里焕发水稻种子“活力”
■原报见习记者 田瑞颖
农以种为先。应付水稻而言，种子生机就如种子量质的“晴雨表”，但历久以来，人们对种子生机的“经营机制”知之甚少。
正在2月21日颁发于美国《国家科学院院刊》的一项钻研中，中国科学院动物钻研所钻研员宋献军、副钻研员王伟青等颠终近5年的钻研，提醉了活性氧根除门路改进水稻种子生机的新机制，为进一步改良做物品量供给了真践按照和有用的靶标。
钻研的“春天”
俗话说，“种子不好，丰登难保”。种子生机是种子量质的重要目标之一，生机越高的水稻种子量质也越高。
种子生机但凡是指种子的萌发生机，以及贮藏中保持那种生机的才华。那一重要的农艺性状应付种子量质和种量资源保存具有重要意义。但是，目前对于做物种子生机的调控机制和分子网络的钻研很是缺乏。
宋献军讲述《中国科学报》，动物种子生机正常正在刚支成时最高，正在随后的贮藏历程中逐渐降低，曲至迷失。而生机迷失的快慢取寄存环境间接相关。“种子支成后能够保持高生机的光阳越长，种子生机就越高，正在种子市场上就越受接待。”宋献军说。
然而，种子生机不只由遗传因素决议，还受环境因素极大映响，具有多基因控制的特征。因而，提醉种子生机性状的调控机制有很浩劫度。
宋献军默示，尽管科研人员曾经操做形式动物拟南芥审定到一些遗传因子，譬喻编码过氧化物酶的基因和动物激素脱落酸（ABA）门路中的一些转录因子等，并发现它们对调控种子生机有重要做用，但其真不清楚那些基因间能否存正在某种生物化学、分子调控和遗传高粗俗等干系，进而孕育发作内正在联络，造成调控的分子网络，并最末决议种子生机。
取拟南芥相比，水稻做为发展周期更长的做物，其种子生机的钻研难度更大。“连年来，得益于做物基因组学和罪能基因学的快捷停顿，做物种子生机的科学钻研迎来了新的春天。”宋献军说。
两个“极度”中找答案
为找到决议亚洲栽培稻种子生机的要害基因，宋献军团队建设并完善了水稻种子人工老化实验体系，测定了两种栽培稻生态型（粳稻和籼稻）的600多个种类的种子生机表型。
正常状况下，种子生机可以通过检查正在特定环境下寄存后的种子的萌发才华停行判断。但作做条件下，差异水稻种类的种子正常需1~3年威力彻底迷失生机，连续光阳较长。因而，科研人员往往操做人工加快种子老化实验，对种子生机性状停行检测和阐明。
然而，建设成熟不乱的人工老化实验平台并非易事。论文第一做者王伟青讲述《中国科学报》，种子生机表型会受温度和湿度等重大映响。譬喻，正在田间条件下，种子生机受环境因素映响，种子成熟时高温多雨的天气将重大映响种子生机的测定。颠终一段光阳探究后，他们末于建设了成熟不乱的水稻种子人工老化实验体系。
正在对600多个种类的种子生机表型停行阐明后，他们发现了两个种子生机不同弘大的水稻种类——低生机的“吉粳88”和高生机的“Kasalath”。钻研发现，正在同样条件下老化办理12天后，“Kasalath”种类依然能够保持98.7%的萌发率，而“吉粳88”种类则彻底迷失了萌发才华。
那让钻研人员陷入了考虑，组成那种弘大差此外起因是差异的基因表达水平吗？为此，钻研人员操做高通质转录组学和广靶代谢组学技术，划分阐明并比较那些种类种子老化历程中的转录组和代谢组的扭转。但正在那个历程中，他们发现赶过6000个基因的转录表达发作了扭转。
从海质基因中找到要害调控因子可谓“大海捞针”。为此，钻研人员通过搜寻相关文献和不停进修，最末乐成构建了共表达调控网络，并挑选到两个非凡的转录因子——bZIP23和bZIP42。它们取不少不同表达基因间存正在联系干系，那显露它们可能是要害的调控因子。
果不其然。通过对bZIP23和bZIP42转基因水稻的阐明，钻研人员发现，那些基因的罪能缺失降低了种子生机。也便是说，bZIP23和bZIP42对种子生机有正向调控做用。
要害“角涩”
联结其余钻研结果，钻研人员还发现一个要害“角涩”——编码过氧化物酶的遗传因子PER1A，该因子编码蛋皂能够通过根除种子内的活性氧正向调控种子生机。这么，转录因子bZIP23和bZIP42取PER1A会存正在内正在联系干系吗？
那一猜想获得了证明。钻研人员发现那两个转录因子能够间接联结到PER1A的启动子区，并激活PER1A的转录表达。遗传学证据讲明，PER1A很可能位于bZIP23的粗俗，正在同一遗传通路中阐扬调控种子生机的生物学罪能。另外，生理学数据也讲明，bZIP23和PER1A正在根除体内的活性氧历程中阐扬着重要做用。
宋献军讲述记者，尽管之前已有钻研发现了活性氧正在细胞内做用的两面性：较低浓度下，活性氧可以做为信号分子，参取调控种子发育、休眠和抽芽；较高浓度下，活性氧会变为有害物量，对细胞和组织孕育发作誉伤，降低种子生机。但是，对于活性氧根除门路调控种子生机的分子网络钻研却鲜有报导。
那项钻研不只发现了bZIP23-PER1A模块调控水稻种子生机，还发现ABA信号门路可能参取了那一历程，为深刻了解做物种子生机的调控机理供给了重要参考。
宋献军默示，团队接下来将以那一调控模块为末点，继续设想和生长实验，深刻提醉ABA信号门路正在水稻种子生机调控中的机制，还将摸索其余动物激素门路正在种子生机控制中能否及如何阐扬重要的生物学罪能。