南农万建民院士团队破解水稻生存策略基因密码
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2025-12-18 14:44:17

转自:扬子晚报

大米上白色的部分(称为“垩白”)会影响米的外观、加工和口感。而种子活力则关系到种子发芽是否整齐、幼苗是否健壮。一直以来人们注意到,粳稻(如东北大米)垩白少但发芽慢,而籼稻(如南方杂交稻)垩白多但发芽快,但这两者之间为什么存在这种关联,原因并不清楚。北京时间2025年12月15日,南京农业大学万建民院士团队在《自然—遗传学》(Nature Genetics)上在线发表论文。研究团队鉴定到一个调控稻米垩白的关键基因OsTPS8,其编码海藻糖-6-磷酸合酶,深入解析了OsTPS8通过影响海藻糖-6-磷酸(Tre6P)合成,协同调控垩白形成与种子萌发的分子机制。

万建民院士团队在《Nature Genetics》发表研究成果

“OsTPS8基因就像一个‘中央调度员’,在水稻灌浆的关键时期开始活跃。它的主要作用是调控一种名为海藻糖-6-磷酸(Tre6P)的信号分子。我们可以把Tre6P比作一个‘籽粒智能调节器’。当水稻灌浆时,如果OsTPS8这个‘调度员’很活跃,就会抑制Tre6P的合成。低水平的Tre6P会‘下达指令’,提高淀粉酶的产量,加速淀粉分解。这个过程一方面会导致垩白形成。但另一方面,高活性的淀粉酶也为种子萌发储备了充足能量,从而提高了种子活力。这其实是水稻在漫长进化中形成的一种生存策略:在环境不确定时,优先保障后代种子的生存能力,哪怕暂时牺牲一些外观品质(如形成垩白)。我们的研究,就是破解了这个策略背后的基因密码。”南京农业大学农学院副院长王益华教授解释说。

“这个发现非常有趣,它让我们对‘驯化’有了更深的理解。我们一开始研究的垩白,是人类定义的‘品质性状’,我们以为它的优劣是驯化的目标。但基因分析却显示,OsTPS8在籼稻中被选择,并不是因为人类喜欢高垩白。事实上恰恰相反,它被选择是因为它连带的高种子活力特性,更适应低纬度地区高温高湿的环境,能保证种子快速、整齐地萌发。这给我们上了生动的一课:驱动驯化的,往往是植物本身最原始的生存优势,而不是人类附加的审美或偏好。人类是在‘借用’这些生存优势的同时,再通过其他基因的选育,慢慢改良掉像高垩白这样的‘副作用’。”王益华补充道。

这项研究的最大意义在于,它首次完整地揭示了同一个基因如何同时影响大米外观和种子活力,解开了长期以来的谜团。这为未来的水稻育种指明了新方向:科学家们可以更有目标地调整调控这个基因,从而培育出既好看(垩白少)、又容易出苗(活力高)的优良水稻品种。

通讯员 王益华 陈小丽 武昕宇

扬子晚报/紫牛新闻记者 王赟

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