全世界每一年因稻穗抽芽酿成的经济丧失高达10亿美元。于全世界天气变暖配景下，高温高湿情况加快种子老化，种子蕴藏问题日趋凸起。
近日，南京农业年夜学传授、中国工程院院士万建平易近团队于《国度科学评论》（National Science Review）于线发表了研究结果，乐成克隆了节制水稻种子蕴藏能力的主效基因SAG9，并展现了其协同调控种子休眠与蕴藏能力的份子机制，为培育“既耐蕴藏又适度休眠”的水稻新品种提供了主要理论依据及精准育种靶点。
差别水稻种子的耐储性。南京农年夜供图 种子是农业的“芯片”，优质种子既需要适量的休眠以避免穗抽芽，又需要强盛的蕴藏能力以连结抽芽活气。然而，这两个性状于遗传上彼此联系关系，持久以来其协同调控的份子机制一直未被阐明。
研究团队经由过程邃密定位，乐成克隆了位在水稻第9号染色体上的主效种子蕴藏能力数目性状位点qSS-9的方针基因SAG9。该基因编码一个审定位卵白，是一个负调控因子——当该基因功效损失时，水稻种子的蕴藏能力显著加强，延伸至少8个月。
进一步研究发明，SAG9卵白可以或许与多个bZIP类转录因子发生物理互作，按捺这些转录因子对于下流晚期胚胎发生富厚卵白（LEA）基因的转录激活。LEA卵白是种子耐脱水性及蕴藏能力的要害掩护因子，这一发明初次展现了SAG9-bZIPs-LEAs这一同享遗传通路怎样协同调控种子休眠及蕴藏能力，为理解这两个主要农艺性状的内涵接洽提供了全新视角。
研究团队对于全世界4726份水稻种质资源举行了体系阐发，发明SAG9存于20种单倍型。按照其功效的有没有，将单倍型分成3种，此中，Hap-为优秀单倍型，因其审定位功效缺掉而付与种子更强的蕴藏能力及适度休眠。
然而，这一优秀单倍型于水稻驯化历程中年夜量丢掉，特别是于中国南边现代品种中险些绝迹——于654份现代粳稻品种中仅存2份，于627份现代籼稻品种中彻底消散。这多是致使现代水稻品种种子休眠性及蕴藏能力降落的主要缘故原由之一。
研究注解，驯化历程中对于快速抽芽（强活气）的选择，于必然水平上捐躯了种子的蕴藏能力及休眠性。研究还有发明，SAG9与多个已经知的休眠相干基因存于显著的加性效应，经由过程聚合这些基因的优秀单倍型，可以慢慢加强种子的蕴藏能力及休眠性。更主要的是，使用CRISPR-Cas9基因编纂技能敲除了SAG9基因后，多个现代水稻品种（如宁粳4号、宁粳6号、台中65号等）的种子蕴藏能力显著晋升，休眠性适度加强，而重要农艺性状未受较着影响。
该研究不仅阐了然种子质量性状的份子及驯化基础，还有为现代水稻品种的精准改进提供了理论依据及候选靶点。研究团队已经筛选出聚合6至7个优秀单倍型的种质资源，可作为抱负育种供体。这项结果为培育既耐蕴藏又适度休眠的水稻新品种斥地了新路子，对于保障国度食粮安全及种业振兴具备主要意义。
南京农业年夜学博士研究生张福鳞及迟文超、宋佳伟为论文配合第一作者，万建平易近及南京农业年夜学传授江玲为配合通信作者。该研究获得了国度天然科学基金、国度重点研发规划、钟山试验室等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag248
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