種子休眠和萌發是種子植物特有的兩個生理過程，對植物生長和作物生產至關重要。水稻是我國最重要糧食作物之一，其種子萌發涉及眾多複雜的生理生化反應，包括胚乳中貯藏物質的動員和胚中養分的運輸和再利用。油菜素內酯（Brassinosteroid，BR）是一種重要的植物激素，參與調節作物的株高、葉夾角、粒形、萌發等多個重要農藝性狀，具有良好的農業應用潛力。然而，BR調控水稻種子萌發的分子機制目前尚不清楚。
2月9日，揚州大學劉巧泉團隊在國際知名植物學期刊Plant Physiology線上發表了題為“Brassinosteroids regulate rice seed germination through the BZR1-RAmy3D transcriptional module”的研究論文，該成果揭示了BR透過核心轉錄因子BZR1調節水稻種子萌發的分子機制。
該研究中，一系列生理和遺傳分析證明抑制BR合成或阻斷BR訊號轉導，包括突變BR受體編碼基因BRI1或過表達BR通路負調控因子GSK2激酶，均顯著抑制了胚乳中α澱粉酶活性和貯藏澱粉降解，最終影響了種子萌發和胚芽生長。而BR通路中核心轉錄因子BZR1是介導BR調控胚乳澱粉代謝和種子萌發的關鍵元件。BZR1可直接結合α澱粉酶基因RAmy3D啟動子中的E-box元件，進而促進RAmy3D基因的表達。證據顯示該BZR1-RAmy3D調控模組功能上獨立於赤黴素（GA）通路中已建立的GAMYB-RAmy1A模組。有趣的是，研究者發現萌發種子胚芽中瞬時澱粉的積累量與胚芽細胞伸長呈負相關，並進一步證明BZR1-RAmy3D模組也在胚芽的瞬時澱粉代謝中發揮重要作用。因此，本研究成功揭示了水稻種子萌發調控的一個新機制，即BZR1-RAmy3D模組透過增強水稻胚和胚乳中的澱粉動員，進而促進水稻種子萌發。
圖1. BZR1轉錄因子介導BR調控水稻種子萌發的工作機制
揚州大學農學院博士研究生熊敏、餘佳雯和王勁東為論文共同第一作者，劉巧泉教授和李錢峰教授為論文通訊作者。該研究受到國家自然科學基金和江蘇省傑出青年基金等專案的資助。
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https://academic.oup.com/plphys/advance-article-abstract/doi/10.1093/plphys/kiac043/6525241
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