近日，福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所研究員張建福、中國科學(xué)院院士謝華安團(tuán)隊在國際期刊《Plant Molecular Biology》發(fā)表最新研究論文。該研究系統(tǒng)解析了OsLOX1基因在水稻種子活力及抗旱能力中的作用機(jī)制，為作物種子生物學(xué)及抗逆育種提供了新的研究方向。

　　“作為一種高耗水作物，水稻對干旱脅迫極為敏感。”張建福說，缺水會顯著影響水稻的生理和生化過程，包括光合作用、呼吸作用及種子萌發(fā)，并引發(fā)細(xì)胞損傷、根葉生長受抑制等一系列不良反應(yīng)。“在全球人口快速增長和水資源日益短缺的背景下，干旱導(dǎo)致的產(chǎn)量損失對糧食安全構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。”

　　因此，水稻抗旱分子機(jī)制研究，對于加快抗逆育種、保障糧食安全具有重大意義。

　　現(xiàn)有研究表明，脂氧合酶是一種在高等植物中廣泛存在的生物酶，在調(diào)控作物生長、脂質(zhì)代謝、成熟與衰老、脅迫耐受性以及種子儲存特性和活力等方面起到重要作用，其活性與種子的存活能力和抗逆性密切相關(guān)。研究團(tuán)隊此次解析了脂氧合酶基因家族成員——OsLOX1調(diào)控水稻抗旱能力與種子活力的遺傳密碼。

　　研究團(tuán)隊首先通過基因編輯技術(shù)，敲除了水稻中的OsLOX1，獲得突變體。結(jié)果表明，該突變體在干旱脅迫下耐受性顯著降低。這一過程伴隨著細(xì)胞中過氧化氫和丙二醛水平的升高，以及抗氧化酶相關(guān)基因表達(dá)的下調(diào)。此外，OsLOX1敲除還導(dǎo)致水稻種子壽命顯著縮短，同時細(xì)胞中過氧化氫、丙二醛水平進(jìn)一步升高，以及抗氧化酶的活性下降，相關(guān)基因表達(dá)亦明顯受抑制。上述結(jié)果表明，OsLOX1基因通過正向調(diào)控水稻抗氧化能力，在種子活力及抗旱脅迫耐受性中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

　　進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，敲除了OsLOX1基因后的突變體，在種子老化前后均表現(xiàn)出更高濃度的多種游離脂肪酸。這一結(jié)果揭示，水稻胚中游離脂肪酸的積累可能與種子活力呈負(fù)相關(guān)，這為解析種子活力的分子機(jī)制提供了新的視角。

　　“本研究首次揭示了OsLOX1基因在水稻種子活力和抗旱耐受性中的關(guān)鍵功能，進(jìn)一步拓展了對脂氧合酶基因在植物脅迫響應(yīng)與種子生物學(xué)領(lǐng)域作用的認(rèn)識。”張建福表示，這些發(fā)現(xiàn)為深入研究種子活力的調(diào)控機(jī)制及開發(fā)抗逆性優(yōu)良的作物品種奠定了重要理論基礎(chǔ)。（記者 張輝 通訊員 胡海明）