与常规移栽技术相比，直播稻栽培技术具有成本低、操作方便等优点，近年来得到了广泛应用。但是，直播稻生产也面临着田间出苗差、杂草丛生、易倒伏等问题。深播不仅可以减少野生动物对种子的损害，而且能增强抗旱和抗倒伏能力等。然而，大多数水稻品种不耐深播，在深播条件下往往表现为出苗少，幼苗弱。已有研究表明，中胚轴、胚芽鞘和芽的伸长对促进深播条件下种子出苗具有重要意义。目前有关调控深播条件下水稻种子出苗的基因鲜有报道。
近日，BG真人电子官网王州飞教授团队在The Crop Journal在线发表了题为“Rice gene OsUGT75A regulates seedling emergence under deep-sowing conditions”的研究论文。作者以粳稻日本晴背景下的突变体Osugt75a为研究材料，对OsUGT75A调控深播条件下水稻种子出苗的作用功能进行研究。
研究者发现，与野生型相比，突变体Osugt75a在5 cm和10 cm深播条件下，种子出苗率显著降低，芽长显著变短，但胚芽鞘和中胚轴长度无显著差异（图1）。与野生型相比，Osugt75a突变体芽中脱落酸（ABA）、茉莉酸（JA）、茉莉酸甲酯（MeJA）和茉莉酸异亮氨酸（JA-Ile）水平显著升高，而吲哚-3-乙酸（IAA）或吲哚-3-乙酸甲酯（Me-IAA）含量无显著差异（图2），且Osugt75a突变体对外施JA和ABA处理更加敏感（图3）。基因表达分析发现，与野生型相比，Osugt75a突变体芽中OsABI3转录水平显著增加，而OsJAZ5和OsJAZ9转录水平显著降低。在深播条件下，Osjaz5和Osjaz9突变体的芽长显著短于野生型，而Osabi3突变体的芽长显著变长（图4）。基因单倍型分析表明，来源于籼稻品种的优异单倍型（Hap 2），能显著增加深播条件下种子芽长和出苗（图5）。以上结果初步揭示了OsUGT75A在深播条件下调控种子出苗的作用功能，为今后通过分子育种培育适宜耐深播的水稻品种提供重要线索。
图1 Osugt75a突变体表型鉴定
图2 Osugt75a突变体和野生型芽中激素含量比较
图3 OsUGT75A参与ABA和JA激素响应
图4 OsUGT75A调控芽中ABA和JA相关基因表达
图5 深播条件下OsUGT75A优异单倍型分析
BG真人电子官网赵佳副教授为该文第一作者，王州飞教授和何永奇副教授为共同通信作者。该研究得到广东省重点领域研发计划（2022B0202060006）、广东省自然科学基金（2023A1515012052，2023A1515012092）、广州市科技计划（2023A04J0749，2023A04J1452）、广东省科技创新战略资金（pdjh2021b0084）、“双一流”学科建设和提升专项（2021B10564001）等项目资助。华南农业大学种子科学与技术创新团队，主要围绕直播稻生产中存在的发芽率低、出苗慢、幼苗弱、耐逆差等问题，开展水稻种子活力调控机制研究。近3年来，研究成果主要发表在Nature Communications、New Phytologist、Plant Biotechnology Journal、The Plant Journal等期刊上。
