PCE | 扬州大学杨建昌课题组揭示水稻减数分裂期高温胁迫下油菜素甾醇缓解颖花退化的作用机理

水稻减数分裂期颖花退化严重影响水稻产量。通常，水稻颖花退化率（退化颖花数占总分化颖花数的百分比）在15～30%，如在减数分裂期遭遇高温胁迫等不良环境条件，颖花退化率可达50～60%，导致大幅度减产。随着全球温室效应增强，高温胁迫已成为当前影响水稻产量的一个主要因素。水稻生产上遇到高温胁迫时常采用稻田灌深水层（7~10 cm）技术以降低水稻冠层温度, 缓解高温对水稻的伤害。但水稻减数分裂期遇到高温，即使采用稻田灌深水技术仍有大量颖花退化。扬州大学农学院杨建昌教授研究组曾观察到在非高温胁迫条件下，土壤轻度落干可以增加水稻内源油菜素甾醇（BRs）含量，减少颖花退化。但在水稻减数分裂期高温胁迫下, BRs对土壤轻度落干有何响应，能否减少颖花退化，以及相关作用机理仍不了解。

近日，该研究组在Plant, Cell & Environment上发表了题为“Brassinosteroids mediate moderate soil-drying to alleviate spikelet degeneration under high temperature during meiosis of rice”的研究论文，揭示了水稻减数分裂期高温胁迫下BRs对土壤轻度落干的响应及调控颖花退化的作用机制。

研究发现，无论在盆栽还是在大田试验条件下，水稻减数分裂期采用土壤轻度落干（15~20 cm深处土壤水势保持在-10 ~ -15 kPa）均较传统深水灌溉更有效缓解高温胁迫对水稻的伤害，能有效降低颖花退化率。在减数分裂期高温胁迫下，土壤轻度落干主要通过促进水稻根系和幼穗中BRs生物合成、减少BRs分解代谢，显著提高根系和幼穗中BRs水平，进而增强水稻根系活力、改善植株水分状况和光合生产，提高幼穗能量水平和抗氧化能力，最终大幅度减少颖花退化率。这一发现对于变革或改进目前水稻生产上应对高温危害的灌溉技术具有重要意义。

扬州大学农学院青年教师张伟杨博士为论文第一作者，杨建昌教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省优势学科、扬州大学高端人才计划等项目的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.14436

图文来源：植物与环境 PCE公众号

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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