[浙江省农科院]水稻抗穗发芽育种关键靶点找到——揭示高温诱发穗发芽"OsbZIP58基因—OSK3糖信号—淀粉水解"通路
重大农业科技突破，揭示水稻抗穗发芽分子机制，提供育种靶点，影响深远。
浙江省农科院病毒学与生物技术研究所作物品质与耐逆遗传改良团队在《分子植物》发表研究,完整揭示高温诱发水稻穗发芽的分子机理,锁定抗穗发芽育种关键靶点:OsbZIP58基因是调控种子休眠的核心因子,高温加速消耗种子糖分、激活糖传感激酶OSK3,OSK3降解OsbZIP58导致其失去抑制能力,最终引发穗发芽。团队筛选出两种OsbZIP58自然变异单倍型,籼稻型Hap2耐高温、抗穗发芽,是优质育种基因资源。
8月14日从浙江省农业科学院获悉，该院病毒学与生物技术研究所作物品质与耐逆遗传改良团队在《分子植物》刊发一项研究成果，完整揭示高温诱发水稻穗发芽的分子机理，锁定抗穗发芽育种关键靶点，为培育耐高温优质水稻、保障水稻稳产供给提供全新理论依据与技术路径。
成熟水稻的种子自带休眠机制，能避免在稻谷收割前提前发芽。但在全球变暖的大背景下，水稻灌浆成熟期频繁遭遇高温和持续多雨天气，这套天然的休眠“防护系统”会被彻底打破，造成稻谷尚未收割就提前萌发出芽的现象，这一现象即穗发芽。
穗发芽轻则使稻米垩白增多、口感变差、加工出米率下降，重则造成大面积减产甚至绝收。长久以来，高温破坏种子休眠的内在机理一直是育种领域未解难题。
经过多年持续攻关，研究团队完整拆解出“高温感知—糖信号传递—种子休眠解除”分子通路。研究证实，一个名为“OsbZIP58”的基因是调控种子休眠的核心因子，既能维持种子休眠状态，又可调控淀粉、储藏蛋白合成，抑制淀粉提前分解。高温环境会加速消耗种子糖分，激活糖传感激酶OSK3。活化后的OSK3会降解OsbZIP58，导致其失去抑制能力。于是，淀粉水解酶失去抑制，分解淀粉供给萌发能量，最终引发穗发芽。
研究团队还筛选出两种OsbZIP58的自然变异单倍型。其中，籼稻型Hap2休眠能力突出，耐高温、抗穗发芽，是优质育种基因资源；粳稻型Hap1休眠稳定性弱，高温下极易出现穗发芽。
这一发现提供了精准选育“基因标尺”。研究人员可通过分子标记辅助育种、基因编辑等技术，将优异Hap2基因型导入现有水稻品种，高效培育耐热抗穗发芽新品系。
此次研究实现理论与应用双重突破。在理论层面，研究首次完整串联了高温、糖代谢、种子休眠调控链条，填补相关机制研究空白；在应用层面，明确可落地应用的育种靶点与优良等位基因，突破抗穗发芽品种培育瓶颈。在极端高温天气频发背景下，该成果有利于稳定水稻产量与品质。