近日,福建省农科院水稻研究所张建福研究员和谢华安院士团队在《JIPB》期刊发表题为“OsCPN10a, cooperating with OsCPN20 and OsHSP60-3Bnegatively regulate ABA signaling and enhance seed storability in rice”的研究论文。该论文的第一作者为廖素凤博士,魏毅东博士为共同第一作者,福建省农科院水稻研究所张建福研究员为该论文的通讯作者。
为探究OsCPN10a对种子耐储性的调控作用,该研究构建了OsCPN10a过表达(OsCPN10a-OE)与基因编辑敲除OsCPN10a的水稻株系材料,开展人工加速老化(AA)处理研究。结果表明,老化处理14和21天后,OsCPN10a过表达株系种子芽率显著高于野生型(台农67),而敲除OsCPN10a的突变体株系种子发芽率则显著降低,表明OsCPN10a正调控种子耐储性。
该研究揭示,分子伴侣蛋白OsCPN10a通过双重机制提升水稻种子耐储性:一方面通过调控ABA信号通路抑制衰老进程,另一方面通过维持淀粉颗粒结构完整性延缓贮藏物质降解。结果表明,OsCPN10a功能缺失导致衰老种子中淀粉颗粒结构紊乱、表面凹陷和裂隙增多,同时伴随活性氧(ROS)过度积累;而过表达OsCPN10a则能有效维持淀粉颗粒的完整致密结构,显著增强抗氧化系统活性。这些发现从细胞结构与生理代谢两个维度,阐明了OsCPN10a在延缓种子衰老、维持贮藏品质中的关键作用。
从分子生物学机制上看,OsCPN10a作为上游调控因子,与OsCPN20-OsHSP60-3B组装形成三元复合体,直接作用于ABA受体OsPYL10,促进其以更高亲和力与磷酸酶OsABIL1结合,从而有效抑制ABA信号传导。
这项研究首次在分子生物学层面建立了蛋白质稳态与种子激素敏感性之间的直接机制联系,突破了传统种子耐储性研究仅关注单一生理或生化层面的局限,为作物耐储性遗传改良提供了全新靶点。
OsCPN10a/OsCPN20-3/OsHSP60复合物稳定了OsPYL10与OsABIL1之间的相互作用