Plant Physiology | 南京农业大学张亚丽课题组发现生长素受体TIR1介导的生长素信号传导对水稻籽粒灌浆至关重要
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阅读： 2024/1/25 9:28:43
以下文章来源于植物生理PlantPhysiol ，作者PP
水稻是全球一半以上人口的主要粮食作物，鉴于全球人口不断增长，提高水稻产量成为确保粮食安全的关键。水稻籽粒产量的高低主要取决于籽粒灌浆过程中淀粉在胚乳的积累。植物激素生长素与生殖发育密切相关，与生长素调控胚胎发育的研究相比，生长素调控胚乳发育的机制尚不清楚。大多数双子叶被子植物（如模式植物拟南芥）的胚胎在发育过程中大部分胚乳被消耗，种子成熟后只有一层胚乳细胞邻接胚胎。但在水稻等单子叶植物中，胚乳占据了大部分成熟的籽粒。因此，探究生长素如何调节谷类作物胚乳发育对于提高谷物产量至关重要。
近日，南京农业大学张亚丽课题组在Plant Physiology在线发表了题为Auxin receptor OsTIR1 mediates auxin signaling during seed filling in rice的研究论文，报道了生长素受体OsTIR1通过调节糖向胚乳的转运而对水稻产量和品质起着重要作用，该研究有助于我们通过分子育种等手段提高谷物产量并优化其质量，进而实现农业的可持续发展。
该研究发现，在水稻授粉后的颖果中，生长素受体OsTIR1/AFBs基因家族中只有OsTIR1转录水平变化趋势与授粉后颖果中胚乳的发育关系密切。OsTIR1在卵维管轨迹、珠心突起、珠心表皮、糊粉层细胞和胚乳细胞中强烈表达，为糖进入胚乳提供了潜在的途径。与野生型相比，OsTIR1的突变抑制了淀粉的积累，而增强OsTIR1表达可改善淀粉的累积和排布，最终导致OsTIR1突变体籽粒产量和品质降低，而超表达材料的籽粒产量和品质显著提高。
本研究还发现在水稻生长素响应因子（OsARF）基因中，只有OsARF25转录水平在OsTIR1转基因材料中改变最为显著，且其在授粉后第10天转录水平达到最高，与OsTIR1变化趋势一致。OsARF25通过物理互作糖转运蛋白OsSWEET11来介导糖进入胚乳。
综上所述，OsTIR1通过生长素响应因子OsARF25与糖转运蛋白OsSWEET11相互作用调控水稻籽粒灌浆。
图1 OsTIR1正向调控水稻籽粒发育
南京农业大学张亚丽教授为该论文通讯作者，安徽科技学院吴大霞为该论文第一作者，南京农业大学徐国华教授和内蒙古大学齐艳华教授参与了该项研究。该研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金项目资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiae013
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