近日，农学院王州飞教授团队在国际知名学术期刊Plant Physiology（中科院一区Top期刊，影响因子6.9）发表了题为“The OsNAC3-OsITPK4-OsMT2b module regulates rice seed germination through the reactive oxygen species pathway”的研究论文，解析了OsNAC3-OsITPK4-OsMT2b模块通过维持种子萌发期的ROS稳态调控种子萌发的分子机制，为直播稻高活力品种的分子设计育种提供了应用潜力的新靶点。
种子萌发作为植物生长发育的起始关键环节，直接决定田间出苗质量，是保障作物高产稳产的重要基础。种子萌发过程中，活性氧（ROS）必须维持在精准的“氧化窗口”范围内：低水平ROS作为信号分子促进萌发，过量ROS则会造成氧化损伤抑制萌发，然而调控ROS稳态的分子机制仍有待系统解析。肌醇三磷酸激酶（ITPK）家族是磷脂酰肌醇代谢通路的核心成员，此前研究多聚焦于其植酸合成功能，参与种子萌发调控少有报道。
本研究揭示了OsITPK4作为水稻种子萌发关键正向调控因子的新功能。机制解析表明，转录因子OsNAC3能够直接结合并激活OsITPK4的表达，进而由OsITPK4通过抑制26S蛋白酶体介导的降解途径来稳定OsMT2b蛋白。OsNAC3-OsITPK4-OsMT2b这一级联模块，通过清除过量ROS并维持细胞内的氧化还原平衡，从根本上保障了种子的快速萌发（图1）。该分子机制的解析不仅拓宽了对植物ROS稳态调控网络的认知，也为未来通过分子育种手段培育适应直播栽培的高活力水稻新品种提供了新的基因靶标与理论支撑。
图1 OsNAC3-OsITPK4-OsMT2b模块调控种子萌发的模式图
农学院王州飞教授和赵佳副教授为论文通讯作者，农学院博士后彭丽玲、何永奇副教授为论文的共同第一作者。研究得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、未来作物精准育种广东省基础研究卓越中心项目的资助。
相关论文链接：https://academic.oup.com/plphys/article/doi/10.1093/plphys/kiag165/8544617?login=true
文图/农学院
