种子活力一般是指种子萌发活力、以及种子在储存中保持这种趋势的能力,是衡量种子质量的重要指标,对于种质资源的长期保存具有重要意义。已经知道,植物激素脱落酸(ABA)与生长素信号,在调控种子活力上具有重要作用;但目前对其调控背后的基因网络、以及信号途径之间是否存在以及如何协同调控的机制知之甚少。
中国科学院植物研究所王伟青副研究员等先前报道过一个活性氧清除分子模块bZIP23-PER1A,经由ABA信号途径调控水稻种子活力。进一步的研究发现,ABA核心信号通路组分SAPK1也调控种子活力,并且SAPK1与bZIP23之间存在蛋白互作关系、并以后者为底物发生磷酸化修饰;该磷酸化的bZIP23转录激活功能显著增强,种子活力调控能力也明显提升。此外,序列分析发现bZIP23基因的启动子区存在生长素响应因子的结合元件;有意思的是,发现转录因子OsARF12可以直接结合到bZIP23启动子的顺式作用元件上,并激活该基因的转录表达;遗传学证据表明,OsARF12很可能作为上游调控因子,与bZIP23在同一遗传通路中调控水稻种子活力。
巧合的是其他研究团队发现OsIAA10分别与OsTIR1、OsARF12互作,从而调控水稻对矮缩病毒感染的抗性,与此同时我们团队先前也报道过,OsTIR1-OsIAA10是调控水稻种子大小的重要分子模块。深入的遗传和分子生物学实验证据表明,以OsTIR1-OsIAA10-OsARF12为中心的生长素信号途径,在调控水稻种子活力中发挥重要作用。最终,研究揭示了分子模块OsARF12-bZIP23将OsTIR1-OsIAA10-OsARF12介导的生长素信号与SAPK1-bZIP23为中心的ABA相关调控通路联系在一起,有利于增强清除种子内活性氧的能力,从而增强水稻种子活力。该研究成果揭示了水稻种子活力调控的新机制和基因调控网络,这为相关作物育种提供有用基因资源,助力培育耐储藏、出苗整齐、抗逆性强的优质作物新品种。
该研究成果于2026年7月29日在线发表于国际学术刊物The Plant Cell上。植物所已毕业博士研究生丰晓慧和王伟青副研究员为该论文共同第一作者,宋献军研究员和中国水稻所张健研究员为共同通讯作者。这项研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划的资助。
文章链接:https://academic.oup.com/plcell/article/38/7/koag177/8746222?searchresult=1

图:分子模块OsARF12-bZIP23介导ABA和生长素信号互作调控水稻种子活力