分子模块bZIP23-PER1A调控水稻种子活力

水稻是全世界一半以上人口的主粮。种子活力是一个重要的农艺性状，通常是指种子萌发（发芽活力）、以及在贮藏中保持这种活力的能力，其对于种子质量和与种质资源保存具有重要意义。目前，人们对作物种子活力的调控机制和分子网络知之甚少。

中国科学院植物研究所宋献军组在前期工作中，筛选到两个种子活力差异巨大的水稻品种：低活力的‘吉粳88’和高活力的‘Kasalath’。利用高通量转录组学和广靶代谢组学技术，分别分析并比较这些品种种子老化过程中的转录组和代谢组的改变，并通过构建共表达调控网络，筛选到包括bZIP23和bZIP42在内的转录因子可能作为重要的调控节点。转基因水稻实验数据显示，bZIP23和bZIP42正向调控种子活力。与此同时，研究还鉴定到一个编码过氧化物酶的遗传因子PER1A，能够通过清除种子内的活性氧正向调控种子活力。研究发现bZIP23和bZIP42能够直接结合到PER1A的启动子区，并激活其转录表达；遗传学证据表明，PER1A很可能位于bZIP23的下游，在同一遗传通路中发挥调控种子活力的生物学功能。此外，生理学数据表明，bZIP23和PER1A在清除体内的活性氧过程中发挥重要的作用。该研究揭示了活性氧清除途径改善水稻种子活力的新机制，为进一步改良作物相关农艺性状提供有用的靶标。

该研究成果于2022年2月26日在线发表于国际学术期刊PNAS。中国科学院植物研究所王伟青副研究员为该论文第一作者，宋献军研究员为通讯作者。该研究得到中国科学院战略性先导A类科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院青促会等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2026355119