种子生产总量在全省同行业中位居前五名助力中国农业腾飞

全国招商代理热线:0451-85834588

贝搏体育app官网下载
全国招商代理热线:0451-85834588

手机:13804543993

传真:0451-85834588

地址:黑龙江省五常市葵花大街465号

当前位置:首页 > 新闻中心 > 公司新闻
Plant Cell 中科院东北地理与农业生态研究所卜庆云团
更新时间:2022-10-05 10:45:05 | 来源:贝搏体育app官网下载 作者:贝搏体育app手机版

  水稻起源于热带地区,属于低温敏感作物,低温严重限制水稻在高纬度、高海拔地区的种植。我国平均每4到5年就会发生一次大规模的冷害,孕穗期冷害每年造成水稻减产约为300万到500万吨。黑龙江省是我国优质水稻的主产区,但该地区水稻孕穗期冷害频繁发生,孕穗期耐冷性和稻瘟病抗性一样,是黑龙江省水稻品种审定的必须前提。解决水稻孕穗期冷害问题对于保证我国粮食安全,具有十分重要的现实意义。然而,目前已报道的孕穗期耐冷调控基因,需要过表达来提高孕穗期耐冷性或存在生长缺陷的表型,这限制了它们在育种上的应用 (Zhang et al., 2017; Liu et al., 2019; Xu et al., 2020)。因此,有必要去分离新的孕穗期耐冷基因并应用于孕穗期耐冷品种选育。

  进一步研究发现,低温胁迫后oswrky53突变体花药中GA含量显著高于野生型,且oswrky53突变体植株中GA生物合成基因(OsGA20ox1、OsGA20ox3、OsGA3ox1)表达量显著高于野生型。生化实验表明OsWRKY53能够直接结合并抑制这些GA生物合成基因的表达。遗传学实验也进一步证明OsWRKY53在调控水稻孕穗期耐冷性上位于GA生物合成基因的上游。以上结果表明,OsWRKY53通过抑制GA生物合成基因的表达来调控花药GA含量,负调控水稻孕穗期耐冷性。

  综上所述,该研究揭示了OsWRKY53转录抑制GA生物合成基因来调控花药中GA含量,从而负调控水稻孕穗期耐冷性;GA通过解除OsSLR1对OsUDT1/OsTDR的抑制,来调控水稻育性;不同优良品种背景下oswrky53水稻材料孕穗期耐冷性显著提高,且低温胁迫条件下oswrky53突变体植株产量显著高于对照。该研究为水稻孕穗期耐冷分子育种提供有价值的位点。

  有趣的是,该团队在前期的工作中发现,OsWRKY53是水稻BR信号的正调控因子,oswrky53突变体株型紧凑、直立 (Tian et al., 2017;Tian et al., 2021 ),虽然由于粒型变小导致了千粒重的下降,但是分蘖数显著增加,最终使单株产量与野生型无异。此外,其它研究团队也有报道oswrky53突变体植株能够提高水稻白叶枯病、纹枯病抗性及二化螟的抗性 (Hu et al., 2015; Yuan et al., 2019; Xie et al., 2021)。这些结果暗示着oswrky53水稻材料在不同生物及非生物胁迫下可能有着潜在的育种应用价值。在未来,研究人员将在不同主栽品种背景下获得oswrky53水稻材料,综合评价其田间表现。

  唐佳琦与副研究员田晓杰为该论文第一作者;卜庆云研究员为通讯作者。南京农业大学赵志刚教授、王春明教授,东北林业大学管清杰副教授也参与了该项目的研究。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、中国科学院战略重点研究计划等资助。