水稻是我国重要的主粮作物。水稻种子相关重要性状的遗传改良是实现优质高产育种目标的关键，因此受到科学家和育种家的普遍关注。油菜素内酯（Brassinosteroid，BR）是一种主要的植物生长促进激素，参与调控植物生长发育的众多方面，具有很好的研究价值和应用前景。目前，已证实调控BR的生物合成或信号转导均可影响水稻种子相关的重要性状，包括穗粒数、粒形、籽粒灌浆、种子萌发以及种子贮藏物质生物合成等。近年来，研究者们提出了BR通路调控种子相关重要性状的分子机制，为利用遗传调控BR途径改良和优化种子相关性状、进而实现优质高产提供了重要的参考。

近日，Seed Biology在线发表了扬州大学农学院刘巧泉教授团队题为“Brassinosteroid regulation in rice seed biology” 的综述论文。

该文首先简述了BR缺乏或不敏感将影响水稻株高、叶夹角、分蘖、花粉育性、籽粒大小和种子萌发等系列性状。在此基础上，聚焦水稻种子相关性状，系统总结了BR在水稻种子大小、萌发、籽粒灌浆等重要性状遗传调控方面的研究进展。籽粒大小是受一系列基因控制的复杂数量性状，而已被克隆的粒形基因中有20多个与BR途径密切相关。根据相关基因在BR途径中的特定作用，可将这些基因划分为以下三类，即BR生物合成或信号转导通路的成员、BR信号转导通路的靶基因和BR途径的调节因子。在此基础上，系统归纳并绘制了BR相关基因调控水稻粒形的分子网络（图1）。种子萌发始于种子吸水而终于胚根突起，与植物激素密切相关。该文总结了BR直接调控水稻种子萌发的分子与遗传证据，重点归纳了BR和赤霉素（Gibberellin, GA）互作共同调控种子萌发的主要机制，构筑了BR、GA和脱落酸（Abscisic acid, ABA）共同调节萌发阶段淀粉动员的分子调控网络（图2）。最后，文章讨论了BR的多效性限制其在遗传改良中被广泛应用的问题，指出采用弱的BR突变体或利用特异性调控目标性状的BR靶基因是充分发挥BR正面效应而避免其负面影响的最有效策略。同时，将来更多强大而精准技术的应用，更多水稻遗传资源的发掘，以及对水稻中BR信号通路的更全面理解，将有助于进一步揭示BR调节水稻种子性状的遗传调控机制，为水稻乃至其它农作物遗传改良提供新思路。

图1 油菜素内酯（BR）调控水稻籽粒大小的示意图

图2 油菜素内酯（BR）、赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）在水稻种子萌发阶段共同调节淀粉动员的分子调控网络

扬州大学农学院2017级博士研究生（现为盐城工学院海洋与生物工程学院青年教师）熊敏为该论文第一作者，刘巧泉教授和李钱峰教授为共同通讯作者，封功能副教授、张昌泉副教授和硕士研究生高强参与了论文撰写工作。该研究得到了海南崖州湾种子实验室揭榜挂帅项目、国家自然科学基金、江苏省杰出青年基金和优势学科等的资助。

作者团队介绍
刘巧泉教授团队主要从事水稻品质性状遗传改良研究。近年来，围绕稻米外观与食味以及种子萌发等重要性状的遗传改良，克隆了多个重要功能基因，并成功地应用于优质新品种的培育。相关研究工作相继发表在Nat Commun、Mol Plant、PNAS、Biotechnol Adv、 Plant Biotechnol J、J Integr Plant Biol、Plant Physiol、Trends in Plant Sci 等知名刊物上。等知名刊物上。



原文链接：
www.maxapress.com/article/doi/10.48130/SeedBio-2022-0002

关于 Seed Biology

《种子生物学》（Seed Biology）是一本开放获取的英文学术期刊，致力于传播种子生物学的相关研究成果，专注于发表本领域原创研究论文、综述、展望和观点。刊载范围包括但不限于采用组学、遗传学、生物技术和基因组编辑、细胞和分子生物学、生理学和环境生物学等前沿技术和方法，对种子进化、种子形成过程，如孢子发生和配子发生、授粉和受精、无融合生殖和人工种子、种子产量调控、胚乳和子叶及种皮中营养和健康相关的品质、种子休眠和萌发、种子与环境和其它微生物相互作用、种子在果实发育中的作用等进行的研究。本刊由崖州湾种子实验室主办，Maximum Academic Press出版，期刊主编由中国科学院院士、中国科学院遗传与发育生物学研究所所长杨维才研究员担任。

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