新评：种子的休眠“开关”找到了

很多谷物在田里还没有收获，穗上的种子就爬满了一根根绿色的小细苗。“发芽的种子品质降低，严重影响粮食产量。一些发芽过度的籽粒甚至无法进行饲料加工，让农民收入大打折扣。”中国科学院遗传与发育生物学研究所（以下简称遗传发育所）研究员储成才说。

现在，储成才团队与该所研究员高彩霞团队合作，找到了调控水稻、小麦穗发芽的一对“开关”，有望为因种子穗发芽导致的大规模农业损失提供解决方法。该成果2022年12月5日在线发表于《自然-遗传学》。

“油门”和“刹车”

穗发芽给全球带来的经济损失难以估量。据统计，仅面包小麦每年损失就高达10亿美元。国际上专门成立了谷物穗发芽委员会，每3年开一次国际大会讨论解决方案。但穗发芽问题一直未从根本上得到遏制。

在中国南方水稻栽培区，受收获季节梅雨影响，穗发芽会造成常规稻6%的栽培面积的损失，而杂交稻损失则高达栽培面积的20%。通过近10年的努力，储成才团队终于在强休眠性的印度地方水稻品种“卡萨拉斯”中找到一个控制水稻种子休眠的关键基因，为调控谷物穗发芽提供了一个“利器”。

利用强休眠品种“卡萨拉斯”和弱休眠品种“日本晴”，储成才团队中徐凡、唐九友、程曦等博士通过构建染色体单片段代换系，成功从“卡萨拉斯”中克隆到一个控制水稻种子休眠的关键基因SD6，并证实了SD6负调控水稻种子休眠。通过筛选SD6互作蛋白，研究团队还“顺藤摸瓜”找到了另一个水稻转录因子ICE2，ICE2正调控种子休眠。

通过筛选SD6互作蛋白，研究团队还“顺藤摸瓜”找到了另一个水稻转录因子ICE2，ICE2正调控种子休眠。“简单来说，它们就像两个相互制衡的伙伴。SD6像‘油门’，能够促进种子萌发；而ICE2就像‘刹车’，可以促进休眠。”

“太有用了”

不只水稻，高彩霞团队对小麦品种“科农199”的TaSD6基因进行改良后发现，小麦穗发芽抗性大幅提高。这表明SD6基因在水稻、小麦中控制种子休眠的功能是保守的，在其他谷物穗发芽抗性育种改良中具有潜在价值。

“这一研究从具有强休眠性的印度地方品种中挖掘出控制种子休眠数量性状位点SD6，证明了不仅可以通过传统育种对水稻穗发芽进行改良，也可以利用基因编辑技术快速创制抗穗发芽的水稻和小麦种质材料。”中国科院院士、中国农业科学院作物科学研究所所长钱前说，这是近年来国内外科学家利用种质资源挖掘有利基因并快速应用到育种创新的一个“典范”。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41588-022-01240-7