水稻抗旱和种子活力调控研究取得新进展

近日，福建省农业科学院水稻研究所研究员张建福、中国科学院院士谢华安团队在国际期刊《Plant Molecular Biology》发表最新研究论文。该研究系统解析了OsLOX1基因在水稻种子活力及抗旱能力中的作用机制，为作物种子生物学及抗逆育种提供了新的研究方向。

“作为一种高耗水作物，水稻对干旱胁迫极为敏感。”张建福说，缺水会显著影响水稻的生理和生化过程，包括光合作用、呼吸作用及种子萌发，并引发细胞损伤、根叶生长受抑制等一系列不良反应。“在全球人口快速增长和水资源日益短缺的背景下，干旱导致的产量损失对粮食安全构成了严峻挑战。”

因此，水稻抗旱分子机制研究，对于加快抗逆育种、保障粮食安全具有重大意义。

现有研究表明，脂氧合酶是一种在高等植物中广泛存在的生物酶，在调控作物生长、脂质代谢、成熟与衰老、胁迫耐受性以及种子储存特性和活力等方面起到重要作用，其活性与种子的存活能力和抗逆性密切相关。研究团队此次解析了脂氧合酶基因家族成员——OsLOX1调控水稻抗旱能力与种子活力的遗传密码。

研究团队首先通过基因编辑技术，敲除了水稻中的OsLOX1，获得突变体。结果表明，该突变体在干旱胁迫下耐受性显著降低。这一过程伴随着细胞中过氧化氢和丙二醛水平的升高，以及抗氧化酶相关基因表达的下调。此外，OsLOX1敲除还导致水稻种子寿命显著缩短，同时细胞中过氧化氢、丙二醛水平进一步升高，以及抗氧化酶的活性下降，相关基因表达亦明显受抑制。上述结果表明，OsLOX1基因通过正向调控水稻抗氧化能力，在种子活力及抗旱胁迫耐受性中发挥关键作用。

进一步分析发现，敲除了OsLOX1基因后的突变体，在种子老化前后均表现出更高浓度的多种游离脂肪酸。这一结果揭示，水稻胚中游离脂肪酸的积累可能与种子活力呈负相关，这为解析种子活力的分子机制提供了新的视角。

“本研究首次揭示了OsLOX1基因在水稻种子活力和抗旱耐受性中的关键功能，进一步拓展了对脂氧合酶基因在植物胁迫响应与种子生物学领域作用的认识。”张建福表示，这些发现为深入研究种子活力的调控机制及开发抗逆性优良的作物品种奠定了重要理论基础。（记者 张辉 通讯员 胡海明）