水稻種子耐貯性研究進展

閆蘊韜，何 兮，張海清，賀記外

（湖南農業(yè)大學農學院，長沙 410128）

0 引言

水稻在貯藏過程中，種子內部會自發(fā)地發(fā)生一系列生理變化，如膠體陳化,導致蛋白質凝固、活力喪失，營養(yǎng)物質氧化，導致種子活力降低、成苗率下降等現(xiàn)象[1]。中國水稻生產(chǎn)、貯藏、消費地區(qū)主要分布在南方高溫高濕地區(qū)，現(xiàn)階段水稻種子貯藏倉庫主要是通過控制貯藏溫度和濕度以及保持適宜的通氣條件從而達到延緩種子衰老和稻谷質變的進程，例如建立充滿惰性氣體、低溫干燥的密閉糧庫等，但這些貯藏方式需要消耗大量的能源，同時也造成了許多環(huán)境問題，水稻種子貯藏面臨嚴峻的問題[2]。水稻種子自身耐貯性的好壞在一定程度上決定了水稻種子和糧食儲藏能力的強弱。因此，對水稻種子耐貯性進行研究具有重要的意義[3]。

種子耐貯性是指完成后熟的種子經(jīng)過長時間的貯藏后仍然能夠保持最原始的種子活力的狀態(tài)。水稻種子在貯藏的過程中，種子內部不可避免地發(fā)生一系列的生理變化，導致種子活力下降或喪失，進而會對農業(yè)生產(chǎn)帶來重大損失。具有較強耐貯性的種子可以確保種子長期貯藏后仍具有較強的活力與生活力，并保證水稻種子的田間經(jīng)濟產(chǎn)量。如何在水稻種子的貯藏過程中減少內部營養(yǎng)物質的消耗，有效延緩種子衰老和種子劣變是亟待解決的問題。目前科研工作者已經(jīng)定位到了部分與水稻種子耐貯藏相關的QTL位點，但真正進行功能研究的基因不多。科研人員從水稻種子耐貯藏的調控機制出發(fā)，在水稻種子的自我保護機制以及大分子損傷修復機制的過程所涉及到的一些蛋白與基因進行功能分析，從而確定了這些基因對水稻種子耐貯性強弱有重要的意義，但是具體的調控機制不是十分明晰。為了進一步探究種子耐貯的生理生化機制與遺傳因素，解析種子耐貯性的分子機理，本研究在已有的研究基礎上對可能影響水稻耐貯性的相關基因與蛋白進行綜述，對科學探究種子耐貯性具有指導意義。

1 種子劣變與種子老化

種子劣變是致使種子活力降低的不可逆的現(xiàn)象，在種子貯藏過程中無法避免[4]。種子在自然條件下質量衰退以及活力降低的過程稱為老化，種子老化的進程受外部的高溫高濕環(huán)境的影響。種子的老化與劣變同時發(fā)生，有老化就有劣變，但種子劣變并不一定由種子老化所引發(fā)[5]。劣變與老化是引起種子活力降低的主要因素，在種子收獲后至生理成熟，以及后期種子貯藏的過程中都伴隨著老化與劣變[6]。Delouche和Caldwell[7]研究了種子劣變過程中種子活力及種子發(fā)芽力兩者的關系，種子活力與種子生活力呈線性正相關，種子劣變的發(fā)生會降低種子活力[8]。然而，由于種子自身的一些特性的存在，種子硬實和種子休眠會對種子老化產(chǎn)生不同的響應機制。有關研究表明，硬實的種子貯藏過程中具有較小程度的劣變，胡貴江[9]通過對45℃與42℃兩種不同溫度下的棉籽進行72 h的老化處理后發(fā)現(xiàn)較高的溫度可以更好的破除種子的硬實使其發(fā)芽，且種子硬實率與老化處理時間呈負相關。在種子可接受的范圍內，隨著適當種子老化的濕度的增加或者老化的時間的延長，可以有效促進水稻種子萌發(fā)，表明了人工加速老化可以有效破除硬實的種子休眠[10]。

2 種子耐貯性的生理生化機制與生物大分子損傷機制研究

種子完成生理成熟后，內部生命活動的進行仍伴隨著種子老化和劣變。老化劣變機制是涉及種子生理生化變化和種子新陳代謝等一系列復雜的調控機制，目前對這一機制的研究尚不清晰，生理生化及細胞學方面的研究表明導致貯藏期種子老化的因素有：脂膜過氧化與膜系統(tǒng)損傷，蛋白質合成能力下降與蛋白質損傷，內源激素及有毒物質的積累，抗氧化能力下降，DNA損傷等。Pillay[11]提出了老化劣變起因的多種假設，主要包括：營養(yǎng)物質損耗的假說；激素變化的假說；有毒物質積累的假說；生物大分子變性的假說以及功能結構如膜、線粒體解體的假說；Bewley等[12]提出種子貯藏期間DNA與RNA的降解以及種子內部氧化還原穩(wěn)態(tài)也與種子的耐貯性相關。在種子發(fā)芽率下降，幼苗生長勢降低之前，種子內部會發(fā)生一系列的生理變化，張兆英[13]研究表明種子的老化或種子劣變主要表現(xiàn)在細胞膜完整性的喪失和細胞內部脂類物質氧化程度的加深，細胞內各種酶活性的降低，呼吸作用也會受到一定程度的破壞，種子內部營養(yǎng)物質不斷消耗，以及ABA、GA含量的變化。Delouche[7]預測了種子在劣變過程中發(fā)生變化的生理生化順序為生物膜系統(tǒng)的降解，呼吸作用與營養(yǎng)物質的消耗，種子抗逆性變弱，種子耐貯能力下降，種子田間成苗能力減弱等。

2.1 膜脂過氧化與膜系統(tǒng)損傷

細胞質膜由不連續(xù)的磷脂雙分子層構成，在磷脂雙分子層上附著部分球狀蛋白。這些球狀蛋白在保護細胞內部物質的完整性以及調節(jié)各種物質出入細胞膜方面具有重要的作用。Agmon等[14]提出了關于脂質過氧化如何導致細胞死亡的4個假說。第一個假說：脂質過氧化引起的細胞成分的變化會造成大范圍膜損傷，使膜上的洞孔打開，導致離子穩(wěn)態(tài)的喪失。第二個假說：由于脂質的化學變化，破壞了細胞膜完整性，破壞了細胞膜結構。第三個假說：主要造成膜損壞的不是膜內部含有的脂質成分，而是膜內蛋白。第四個假說：氧化產(chǎn)生了不飽和脂肪酰胺片段，這些片段會對其他細胞的正常生命活動造成損害并可能致死。

顏啟傳等[15]發(fā)現(xiàn)水稻種子浸出液中可溶性糖的電導率和含量指數(shù)隨著種子老化程度的加深而增加，說明種子老化與細胞膜通透性有關，種子老化程度越高，種子膜系統(tǒng)的損害越嚴重。

2.2 蛋白質合成能力下降和蛋白質損傷

Pilly[11]發(fā)現(xiàn)大豆種子蛋白質合成能力下降導致種子劣變。Rajjou等[16]研究發(fā)現(xiàn)使用蛋白質抑制劑放線菌酮處理后的擬南芥種子很難發(fā)芽，認為加速老化后種子活力的下降與蛋白質合成能力密切相關。蛋白質共價鍵自發(fā)損傷也是種子老化的主要原因之一，L-異天冬氨酸-甲基轉移酶(PIMT)是一種依賴于S-腺苷甲硫氨酸的重組酶，種子老化中異天冬氨酸產(chǎn)生自發(fā)性殘留物致使蛋白質損傷[17]，而PIMT可修復其蛋白質損傷。與DNA修復相似，蛋白質修復也是對已損傷的蛋白質結構進行溯原，在擬南芥中發(fā)現(xiàn)當?shù)鞍踪|L-異天冬氨酸-甲基轉移酶I(Protein L-isoaspartylmethyltransferase，PIMT1)過度積累時，擬南芥體內異天冬氨酸的含量減少，種子壽命與種子活力增強，相反PIMTI累積減少時，種子壽命縮短，種子活力下降[18]。水稻中的OsPIMT1缺失可以降低老化后種子的發(fā)芽率，在老化的過程中OsPIMT1編碼的PIMT修復酶通過減少體內有害蛋白的積累來維持種子胚胎的活力，從而提高老化后種子的壽命與活力[19]。

2.3 內源激素及有毒物質的變化

種子老化的過程中，伴隨著內源激素含量的變化，老化后的細胞及生理系統(tǒng)對激素的反應能力也會喪失。ABA(Abscisic acid)、GA(Gibberellins acid)、IAA(Indole-3-acetic acid)作為植株生長的主要調控激素在調控種子的成熟、發(fā)芽的過程中具有不可或缺的作用，對種子的休眠與耐貯性具有重要的影響。付華等[20]以4種牧草種子為研究材料，探究了不同老化處理對種子萌發(fā)過程中乙烯釋放量的影響和乙烯釋放量與發(fā)芽率的關系，結果表明，隨著種子劣變程度加深，乙烯釋放量逐漸下降，釋放高峰推遲，老化過程中的代謝產(chǎn)物如乙醇、醛、酮等有毒物質的積累會對破壞種子的正常生理活動，最后導致種子喪失生命力。

2.4 抗氧化能力下降

在種子發(fā)育、成熟、加工與貯藏以及萌發(fā)期間會遇到各種逆境脅迫，脅迫因子會對種子的品質造成很大的影響，進而對作物生產(chǎn)造成不可逆的影響[21]。細胞內活性氧(ROS)狀態(tài)的失衡和隨之而來的氧化損傷與種子生存能力的喪失有關。在種子劣變的過程中，ROS積累、脂肪酸過氧化所產(chǎn)生的代謝物質，會對細胞的結構與物質如：細胞膜、核酸、蛋白質大分子物質、碳水化合物、脂質造成不可逆的損害[22]。

2.5 DNA損傷

一般情況下，種子活力高低和出芽速度依賴于種子吸脹吸水過程中激活的DNA修復機制，同時種子劣變發(fā)生伴隨著染色體畸變、端粒長度改變、DNA損傷、DNA甲基化[23]。

種子體內DNA損傷主要來自氧化應激反應[24]，種子吸脹萌發(fā)時伴隨著ROS誘導的DNA損傷，導致種子劣變。DNA損傷會直接損害細胞的功能，在種子內部發(fā)生的DNA單堿基突變有可能遺傳給后代。擬南芥的ATOGG1是一種DNA裂解酶，參與堿基切除修復以消除DNA中的8-OXOG基因。該基因的過量表達抑制種子劣變的發(fā)生，轉基因種子中8-OXOG表達量降低，可以在一定程度上修復損傷的DNA，使種子在非生物脅迫下表現(xiàn)出較強的萌發(fā)能力[25]。DNA甲基化在種子生育和生存能力的保持上有很重要的作用[26]。RNA也會被ROS破壞，由于其單鏈結構和缺乏修飾系統(tǒng)，更容易被氧化[27]。氧化的mRNA會抑制蛋白質的合成和降解，因此進行生命活動的種子細胞在mRNA轉錄水平上受到了阻礙，導致種子壽命降低。

3 水稻種子耐貯性的遺傳學研究

3.1 水稻種子耐貯性QTL定位

種子活力與自身發(fā)育、貯藏條件等外界因素的影響密不可分，同時也受遺傳因素的調控。隨著當今DNA分子標記技術和基因組作圖技術的發(fā)展，越來越多的與種子活力和耐貯相關的QTL被檢測到。Li等[28]在南京、連云港、金湖等不同的種植環(huán)境下種植‘Koshihikari’（輪回親本）和‘Kasalath’構建的回交重組自交系(BIL)群體，在水稻9號染色體上R10783S與R1751兩標記之間檢測到了種子耐貯性QTL位點qSS-9，該位點解釋表型變異為10.63%～33.10%，通過染色體片段置換(CSSL)群體驗證了該位點。Miura[29]最先在9號染色體G103與R1751區(qū)域檢測到與種子壽命相關的主效QTL位點qLG-9。隨后不久，Sasaki等[30]、Xue等[31]、Jiang等[32]通過構建不同的遺傳群體均在9號染色體上檢測到了與qLG-9重疊的主效QTL，分別命名為 RC9-2、qRGR-9、qMT-SGC9.1和 qDTSGC9.1。劉喜等[33]利用分子標記技術構建了4個攜帶不同大小的‘Koshihikari’純合F4家系，將qSS-9精細定位在Indel標記Y7與Y13之間。沈圣泉等[34]以‘珍汕97B’/‘密陽46’構建的RIL群體作為材料，在溫度45℃，濕度100%的條件下對群體材料進行人工老化處理，以老化處理后的發(fā)芽率占對照發(fā)芽率的相對比值作為衡量指標，檢測到了2個耐貯主效QTL，并證明該位點的加性×加性上位性效應大于加性效應。同時還發(fā)現(xiàn)根據(jù)耐貯的時間的不同，起主效作用的QTL也不同，7天的老化處理檢測到基因qSS9-1起主要作用，而在14天處理下檢測到四號染色體基因qSS4對增加種子耐貯性起主要作用。此外，Xue等[31]使用‘IR24’/‘Asominori’的重組自交系檢測了1、3和9號染色體上與種子耐貯性相關的3個QTL。柳武革等[35]以水稻品種‘廣恢122’和秈稻‘G99’雜交后代構建的F2:3群體為研究材料，在9號染色體上定位到2個與貯藏特性相關的發(fā)芽率QTL。Zeng等[36]以秈稻品種‘ZYQ8’與粳稻品種‘JX17’進行雜交，收集F1代花粉進行培養(yǎng)，經(jīng)自然加倍與人工秋水仙素處理加倍后獲得染色體片段替換系‘CSSL45’和‘CSSL29’，通過分子標記輔助選擇與‘JX17’進行連續(xù)3次回交，成功構建加倍單倍體(DH)群體，通過對得到的種子進行人工老化處理在第9,11,12號染色體各檢測到一個主效QTL，命名為qLS-9、qLS-11和qLS-12，解釋的表型變異分別為12.2%,18.2%和10.6%。其中qLS-9的加性效應為9.21，來自‘JX17’的qLS-9位點可增強水稻種子的耐貯性；qLS-11和qLS-12的加性效應分別為12.30和8.65，來自ZYQ8的qLS-11和qLS-12位點可以增強種子耐貯性。Hang等[37]將‘Sasanishiki’‘/Habataki’‘/Sasanishiki’的回交重組自交系(BIL)群體在自然條件下貯藏兩年，經(jīng)過不同時間的人工老化處理后進行QTL分析，在后代自然老化的條件下檢測到6個QTL，大部分QTL位點均與秈稻品種‘Habataki’定位到的QTL位點表現(xiàn)出協(xié)同效應。

在自然儲存的條件下，Sasaki等[30]用‘Milyang 23’和‘Akihikari’構建的重組自交系群體(F7)的種子分別貯藏1年，2年和3年，定位到4個與種子壽命相關的QTL(RC7、RC9-1、RC9-2和RC9-3)。Jiang等[32]采用類似的處理方法，在兩個重組自交系群體中檢測到了7個與種子耐貯性相關的QTL。

Li等[28]利用‘Koshihikari’和‘Kasalath’構建的回交群體的種子在自然老化處理32個月和48個月進行種子耐貯性QTL，在第2、3、4、6、9和11號染色體上各檢測到1個QTL位點。雖然這些檢測到QTL位點能我們對水稻種子耐貯性有了進一步的了解，但是通過比較發(fā)現(xiàn)在自然與人工兩種處理下檢測到的QTL并不完全一致[38]。任淦等[39]通過自然老化和人工老化處理對‘珍汕97’/‘明恢63’衍生的重組自交系群進行了種子耐貯性QTL定位，在室溫條件下儲存3年條件下檢測到3個QTL(qNRP1、qNGR3-1、qNGR3-2)，分別位于第1和第3染色體上，且定位于‘珍汕97’的qNRP1和qNGR3-2表現(xiàn)出協(xié)同效應，對表型變異貢獻率分別達到8.5%和14.5%。在人工老化箱（溫度50℃、濕度95%）老化處理72小時條件下，分別在第1、8和9號染色體上定位到了4個QTL，分別命名為qAGP1、qAGP8、qAGR9-1和qAGR9-2。本文在水稻圖譜上對前人檢測到的水稻種子耐貯性QTL進行了標注（圖1）。發(fā)現(xiàn)除了10號染色體外，在其他染色體上均檢測到了水稻種子耐貯性QTL位點，這表明水稻種子耐貯性是典型且復雜的數(shù)量性狀。

圖1 水稻種子耐貯性相關QTLs定位

3.2 水稻種子耐貯性調控機理研究

種子自身的保護機制和生物大分子損傷修復機制是種子耐貯性的主要調控機制[40]。種子發(fā)育中后期所具有的脫水耐性可以使種子獲得生活力和耐貯性。

種子的成熟過程中，種子體內糖分的積累，熱激蛋白(HSP)，胚胎發(fā)育晚期豐富蛋白(LEC)，激素調節(jié)相關的基因也是調控種子的耐貯性的關鍵[41]。糖與激素的相互作用是植物調控自身生長發(fā)育的重要途徑。Li等[42]通過過量表達ZmGOLS2，ZmRS及AtSTS來提高擬南芥中的棉子糖低聚寡糖(RFO)的含量，極大提高了擬南芥的種子活力，但水稻中棉子糖相關研究尚未見報道。

海藻糖是由兩個葡萄糖分子組成的二糖，在植物的抗逆反應中充當信號分子[43]。水稻中僅存在一個海藻糖酶(TRE)基因OsTRE1，該基因同時受低溫、高鹽、干旱脅迫以及外源ABA誘導，過量表達OsTRE1可以加快海藻糖的降解進程，提高水稻的抗逆性。熱激蛋白(HSP)在植物受到逆境脅迫后表達量變高，從而維持細胞穩(wěn)態(tài)，增強植株抗逆性。Kaur等[44]研究表明OsHSP18.2在種子成熟過程中高量表達，在擬南芥背景下過量表達該基因可以減少體內ROS積累，提高擬南芥種子的生活力與耐貯性。HSFA9可以增強植株的抗旱性與氧化脅迫性，并且該基因可以誘導熱激蛋白和低聚糖的積累，從而增強種子的耐貯性。Kotak等[45]通過構建擬南芥ABI3敲除株系，證實ABI3通過激活HSFA9啟動子從而增強種子的耐貯性。Almoguera等[46]認為HaDREB2和向日葵熱激因子A9(HaHSFA9)在向日葵胚胎中共同激活了Hahsp17.6G1啟動子，有助于A9介導的種子壽命的增強，并且當HaDREB2與A9共同在種子中過表達時，會顯著增強種子的壽命和耐貯性。

水稻種子貯藏過程中受環(huán)境的誘導，體內的ROS過度積累會造成生物大分子損傷，增強ROS的清除能力與修復氧化損傷可以使種子生活力與耐貯性顯著增強。氧合酶(LOX)是一種屬于氧化還原酶家族的非血紅素鐵的雙加氧酶，可在脂肪酸的特定位置氧化不飽和雙鍵產(chǎn)生脂肪酸過氧化物，廣泛存在于動植物體中，參與植物的生長發(fā)育、成熟、衰老以及植物脅迫相關的反應，也是茉莉酸合成途徑的第一個關鍵酶，在水稻的耐貯方面具有重要的生理功能[47-50]。Suzuki等[51]成功獲取了與水稻耐貯相關的材料‘Daw Dam’，證實Lox-3缺失呈單基因隱形遺傳。宋美等[52]在人工老化條件下研究了耐貯藏基因(Lox-1、Lox-2、Lox-3)在不同缺失程度下對水稻耐貯性的影響，結果表明Lox-1、Lox-2、Lox-3這3個基因全部缺失種子的耐貯性大于Lox-1、Lox-2兩者缺失的種子，大于Lox-2或Lox-3基因缺失的種子，證明了種子活力受耐貯基因缺失程度的影響。吳躍進等[53]利用RNAi干涉r9-LOX1基因，獲得轉基因水稻植株，通過對轉基因后代進行耐貯性分析，證明干涉r9-LOX1基因后的水稻種胚LOX-1酶活性顯著降低，顯著提高水稻耐貯特性，緩解了水稻陳化變質。劉南南等[54]在栽培稻品種中成功克隆了與種子耐貯相關的基因Lox3，Lox3在胚成熟的過程中會大量表達，在穎殼中的含量很低，主要在種子的胚與表皮中表達。汪仁等[55]成功定位并克隆了LOX缺失基因，成功克隆到編碼基因OsLox1和OsLox3，并證實OsLox1所編碼的蛋白是一個具有雙活性的酶。Cai等[56]發(fā)現(xiàn)cryAb/crylAc Bt轉基因水稻種子具有較好的耐貯性，在自然條件下貯藏9個月后，轉Bt基因抗蟲水稻內部的游離脂肪酸含量顯著低于受體材料，種子發(fā)芽率也顯著高于對照材料：Shin等[57]認為水稻乙醛脫氫酶7在調控水稻種子的成熟和保持水稻種子的活力方面具有重要的作用，同時突變體對低溫脅迫和鹽脅迫比對照更敏感：Oge等[18]研究表明蛋白修復L-異天冬氨酸-甲基轉移酶I在延長種子壽命上具有重要的作用，在擬南芥中過量表達PIMT1可以減少種子蛋白組中L-isoaspartyl的積累，從而提高種子的發(fā)芽；同樣Verma等[58]在鷹嘴豆中發(fā)現(xiàn)CaPIMT2通過修復核蛋白中異常的異天冬氨酸殘基來修復種子活力與延長種子壽命；水稻存在2個L-異天冬氨酸甲基轉移酶基因，2個基因通過協(xié)同作用提高水稻抗逆性，增強水稻種子的耐貯性[59]；Lee等[60]報道了轉銅鋅SOD基因的煙草能夠提高老化后種子的發(fā)芽率，證實抗氧化酶在維持種子活力過程中有重要意義；Narayana等[61]對老化后的水稻種子活力與幼苗活力進行了定量分析，發(fā)現(xiàn)在加速老化后的種子內部會累積糖基化和脂質過氧化化合物，如：丙二醛，甲基乙二醛，Maillard和Amadori的產(chǎn)物，這些代謝物質的積累導致細胞膜完整性喪失，降低能量代謝，損害RNA與蛋白質的合成，從而降低種子的活力。醛類物質也是植物生長發(fā)育代謝物質，水稻基因OsALDH7可以將丙二醛等醛類物質氧化分解為相應的羧酸，構建該基因的突變體后發(fā)現(xiàn)，突變體植株體內賴氨酸的降解速度變快，顯著降低了種子的耐貯性[62]。金屬硫蛋白(MTs)主要維持植物體內金屬穩(wěn)態(tài)與活性氧清除，Zhou等[63]以擬南芥為背景材料，過量表達NnMT2a和NnMT3后發(fā)現(xiàn)轉基因植株ROS清除能力變強，得到的種子抗老化能力提高，種子活力顯著的增強；Seo等[64]報道了一個與磷脂相關的基因AtDLAH，該基因在幼苗中有較高的表達量，編碼的蛋白質只存在于線粒體，過量表達該基因可以降低擬南芥種子的脂質過氧化水平，提高老化后的種子活力；

種子的休眠與耐貯性呈正相關，種子的休眠性越強，表現(xiàn)出的耐貯性就越強。一些與激素合成相關基因的克隆進一步揭示了種子耐貯的調控機制。ABA調控種子成熟、脫水耐性與誘導種子的休眠。ABA羥基化是植物體內ABA分解的主要途徑，植物體內有3種不同的ABA羥基化途徑(C-7′,C-8′,C-9′)，其中C-8′被認為是ABA分解代謝的主要途徑[65]。ABA 8′-羥化酶是一種與膜結合的細胞色素P450(CYP450)單加氧酶，Kushiro等[66]證實cyp707a2突變體的擬南芥種子表現(xiàn)出高度的休眠，內源ABA的積累是野生型的6倍，能顯著提高種子的耐貯性。OsDET1是擬南芥DET1的直系同源基因，Zang等[67]以水稻為背景材料，OsDET1的RNAi植株ABA生物合成受到明顯抑制,而在過表達OsEDT1的植株中內源ABA的含量明顯提高，種子的休眠性得到明顯的增強，也提高了種子的耐貯性。DOG1調控擬南芥種子的休眠，促進種子內源ABA的積累，抑制種子的萌發(fā)；Bentsink等[68]以擬南芥為背景材料，通過構建了DOG1敲除突變體，發(fā)現(xiàn)該突變體種子的耐貯性顯著降低。AtPER1是種子內部所特有的過氧化酶，與種子的休眠存在一定的關系，Chen等[69]發(fā)現(xiàn)atper1-1與atper1-2突變體的種子初級休眠受到抑制，并且伴隨著內源激素ABA的降低以及GA含量的增加。Quettier等[70]為了了解蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)在ABA信號傳導中的作用，在擬南芥獲取純合的T-DNA插入系，證實了編碼雙特異性PTP的PHS1對ABA的信號傳導起負調控的作用。Bueso等[71]認為擬南芥ATHB25(Homeobox25/Zinc finger protein domain)正調控GA3ox2，促進與GA相關物質的合成以及種皮細胞細胞壁的形成，且能顯著增強種子的耐貯性。DOF1.5與DOF2.3是擬南芥DOF類轉錄因子，在成熟的種子中特異表達，具有重要的調控作用，Bueso等[72]發(fā)現(xiàn)DOF1.5與DOF2.3可增強種子耐貯性。生長素代謝相關基因也參與種子成熟發(fā)育的過程，調控種子的耐貯性。Liu等[73]發(fā)現(xiàn)，ABI4通過介導GA與ABA的平衡會對種子的初級休眠存在一定的調控作用，并且負向調控子葉變綠。ABI3作為ABA的下游合成基因，是抑制種子發(fā)芽、調節(jié)種子休眠的關鍵基因，同時證實生長素也能通過激活ABI3加深種子的休眠，從而增強種子耐貯性。

4 展望

種子是植物的遺傳物質載體，也是農業(yè)生產(chǎn)的基本物質資料和主要產(chǎn)出形式。收獲后的種子由于貯藏環(huán)境的影響，不可避免地會發(fā)生老化劣變，并且對種子的發(fā)芽活力造成很大的影響。由于農時與政策的需要，每年都必須有一定數(shù)量的種子儲備與貯藏，因此獲取強耐貯性的水稻品種更為迫切。當前對水稻耐貯性的研究已有一定的研究報道，但挑戰(zhàn)與機遇并存，培育優(yōu)良耐貯性的水稻品種仍迫在眉睫，具體的問題與筆者的應對建議做如下總結。

（1）加強基礎領域研究，前人主要是通過利用栽培稻品種構建人工群體進行種子耐貯性QTL研究，也檢測到了大量控制水稻種子耐貯性QTL，甚至對部分主效QTL進行了精細定位和圖位克隆，然而傳統(tǒng)的QTL定位效率不高，周期較長，且人工群體遺傳變異較少，因此在一定程度上阻礙了種子耐貯性的研究。筆者認為可以從3個方面進行改進：第一，著重利用自然群體發(fā)掘種子耐貯性位點，在更廣泛的遺傳背景下更有利于開展種子耐貯性研究；第二，著重從野生稻種質資源中發(fā)掘新基因、新位點，栽培稻經(jīng)過人工馴化后，丟失了許多重要的基因，利用野生稻資源可以找到丟失的種子耐貯性位點。第三，更新技術手段，可以從轉錄組、蛋白組、代謝組水平上對水稻耐貯機理進行探討。

（2）加快分子標記輔助選擇育種的進程，在當前的分子輔助選擇育種過程中，育種家們的育種目標一直停留在高產(chǎn)、抗蟲、抗病、優(yōu)質等方面，忽視了種子活力相關性狀。需知優(yōu)良品種推廣的前提是具有優(yōu)良的種子，因此加強種子相關性狀的分子標記輔助選擇尤為重要，特別是加強水稻種子耐貯性的分子標記輔助選擇育種，培育耐貯性較強的品種。不僅能有效的保障用種安全，而且可以有效地降低中國糧食在貯藏過程中的損失，為中國的糧食安全提供保障。

（3）育種實踐證明：耐貯性較強的品種也同時具有較強的休眠特性。因此在育種過程當中休眠性強的品系，不可避免地被育種家們淘汰掉，也就間接淘汰了耐貯性強的品系。筆者研究發(fā)現(xiàn)水稻種子的休眠性和耐貯性呈正相關，但同時也發(fā)現(xiàn)不少休眠性弱而耐貯性強的種質材料，因此可以在基數(shù)龐大的水稻種質群體材料中遴選出休眠性適中或較弱但具有耐貯性強的種質資源，并利用這些材料作為供體材料，進而選育耐貯性強的水稻新品種。