釜山國立大學的研究人員闡明了水稻種子的早期發(fā)育

農(nóng)業(yè)，特別是涉及糧食的農(nóng)業(yè)，一直是文明的堅定支柱。我們目前對植物生物學和遺傳學的了解幫助我們通過各種技術(shù)大大提高了作物的質(zhì)量和產(chǎn)量，其中一些技術(shù)專注于種子發(fā)育所涉及的復雜過程。

大多數(shù)開花植物的種子有兩種不同的結(jié)構(gòu)：胚和胚乳。胚胎細胞是在受精過程中產(chǎn)生的，而胚乳構(gòu)成了一個結(jié)構(gòu)性和營養(yǎng)豐富的身體，可以保護和支持胚胎。胚乳占大米等谷物收成的大部分營養(yǎng)價值;許多遺傳研究集中在如何在胚乳發(fā)育的最后階段控制淀粉的積累。另一方面，關(guān)于協(xié)調(diào)水稻早期胚乳發(fā)育的基因知之甚少。

由韓國釜山國立大學助理教授 Lae-Hyeon Cho(ORCID ID：0000-0003-4514-4107)領(lǐng)導的一組科學家最近進行了一項研究，以填補這一知識空白。在發(fā)表在《植物生物技術(shù)雜志》上的工作中，該團隊分析了一種水稻突變體的基因組，該突變體的種子不含胚乳和異常增大的胚胎。

他們在編碼胞苷三磷酸合酶 (CTPS) 的基因中發(fā)現(xiàn)了一個單一突變，這種酶有助于產(chǎn)生 DNA 和 RNA 的一些構(gòu)建塊。他們還闡明了CTPS與胚乳之間的關(guān)系。事實證明，CTPS 在胚乳發(fā)育的早期階段形成大分子結(jié)構(gòu)，幫助胚乳細胞在種子內(nèi)遷移。具有改變形式的 CTPS 的突變體未能產(chǎn)生這種支持結(jié)構(gòu)，因此其種子最終沒有胚乳。

最值得注意的是，科學家們還表明，CTPS 在轉(zhuǎn)基因水稻植物中的過度表達會導致更大的胚乳。這為微調(diào)胚乳和胚胎之間的大小比例開辟了一條途徑。“控制胚和胚乳的大小決定了種子的數(shù)量和質(zhì)量，”Cho 博士解釋說，“重要的是要適度增加胚的大小，同時也要增加胚乳的大小。”

總體而言，研究團隊提供的新發(fā)現(xiàn)可能會導致水稻種植更富有成效。“水稻的早期種子發(fā)育最終決定了種子中細胞的數(shù)量，并且與產(chǎn)量密切相關(guān)，”Cho 博士強調(diào)說，“我們的研究可能開創(chuàng)了胚乳早期發(fā)育的研究領(lǐng)域，并有助于提高質(zhì)量未來的糧食作物。” 讓我們希望這個領(lǐng)域的進一步進步有助于讓全世界更容易獲得食物!

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