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为解决小麦种子休眠与萌发平衡问题,研究人员构建转录组表达谱,发现 TaSMP1影响种子萌发,助力抗穗发芽。
种子休眠是植物应对环境压力的重要生存策略。种子休眠程度过高会导致发芽参差不齐,而休眠程度过低则会增加收获前发芽(PHS)的风险,这对作物产量和质量构成威胁。因此,实现种子休眠与萌发之间的最佳平衡对于实现作物产量和质量的最大潜力至关重要。
本研究构建了弱休眠小麦品种京 411(J411)和强休眠地方品种红穗白(HSB)萌发过程的动态转录组表达谱,揭示了差异表达基因的时间表达情况。植物激素相关基因在种子萌发早期反应中起着关键作用,尤其是脱落酸(ABA)信号基因 TaABI5和 ABA 分解代谢基因 TaCYP707A1。晚期胚胎丰富(LEA)蛋白家族基因在不同休眠水平种子萌发过程中表现出差异表达模式。LEA 蛋白家族成员 TaSMP1基因被确定为种子休眠的负调控因子,它直接与 ABA 信号通路中的关键转录因子 TaABI5相互作用,并影响种子萌发基因 TaDOG1L1的表达。
该研究为平衡种子休眠和萌发的分子机制提供了重要见解,为提高小麦对收获前发芽的抗性提供了潜在靶点。