The Crop Journal | 扬州大学发现水稻灌浆期轻干湿交替灌溉可促进弱势粒赖氨酸生物合成

以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部

世界上有50%以上的人口以稻米为主食，稻米中的氨基酸特别是必需氨基酸是这些人口的重要营养来源。赖氨酸则是水稻第一限制性必需氨基酸，缺乏赖氨酸会影响人和动物对其他氨基酸的吸收利用，导致免疫能力降低、骨质疏松等一系列疾病。明晰水稻早开花的强势粒和迟开花的弱势粒赖氨酸生物合成过程及其调控途径，对改善稻米营养品质具有重要意义。但是，关于赖氨酸生物合成在这两种类型籽粒之间的差异及其内在机制，灌溉方式是否以及如何影响赖氨酸在这些籽粒中的生物合成，鲜有报道。

近日，扬州大学在The Crop Journal在线发表了题为“Wetting alternating with partial drying during grain filling increases lysine biosynthesis in inferior rice grain”的研究论文。作者将水稻种植于大田，从抽穗至成熟设置保持水层（CF）和轻干湿交替（WAPD）两种灌溉方式处理，观察分析了强、弱势粒赖氨酸和总氨基酸含量、赖氨酸合成与代谢酶活性、油菜素甾醇（BR）水平的变化特点以及外源BR和BR抑制剂对赖氨酸合成代谢的调控作用。

 研究者发现，在灌浆早期，弱势粒中赖氨酸和总氨基酸含量（图1和图2）、赖氨酸生物合成关键酶天冬氨酸激酶、高丝氨酸脱氢酶和二氢毗考琳酸合酶活性（图3）、BR（2,4-表油菜素内酯，2,8-高油菜素内酯）水平（图4）低于强势粒，但在灌浆中后期则高于强势粒。与CF相比，WAPD显著提高了弱势粒赖氨酸生物合成关键酶活性、BR水平以及赖氨酸和总氨基酸含量，但强势粒的这些性状在CF和WAPD之间无显著差异。在活跃灌浆期（强势粒在花后3~21 d，弱势粒在花后9~33 d），籽粒中BR水平与赖氨酸生物合成关键酶活性、赖氨酸和总氨基酸含量呈极显著正相关。在CF条件下于灌浆初期对稻穗喷施2,4-表油菜素内酯，其效果与WAPD处理的效果相似，施用BR合成抑制剂的效果则相反。WAPD或施用2,4-表油菜素内酯均不能显著改变强、弱势粒赖氨酸分解代谢酶赖氨酸酮戊二酸还原酶和酵母氨酸脱氢酶活性。以上结果表明，提高稻米氨基酸含量应重点促进弱势粒的赖氨酸生物合成；在灌浆期采用WAPD可以增强弱势粒的赖氨酸合成，BR在这一过程中起着重要作用。该研究为了解水稻灌浆过程中强、弱势粒赖氨酸的合成与代谢提供了新认识，并为提高稻米赖氨酸含量提供了新调控途径。

作者和基金项目

扬州大学2020级博士研究生江贻为第一作者，杨建昌教授为通信作者。该研究得到国家自然科学基金项目（32071943, 32272198）的资助。

本文转载自The Crop Journal

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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