西北农林与中国农科院揭示棉子糖可调节玉米与拟南芥的种子活力

　　国际学术期刊Molecular Plant（Cell子刊，影响因子8.8）在线发表了题为“Regulation of seed vigor by manipulation of raffinose family oligosaccharides (RFOs) in maize and Arabidopsis. DOI:  http://dx.doi.org/10.1016/j.molp.2017.10.014；”的论文。论文第一作者李涛为 在读博士，通讯作者为 赵天永教授和中国农科院作物研究所王国英教授。参与论文研究的还有美国肯塔基大学Bruce Downie及其实验室成员。

　　棉子糖是由半乳糖、果糖和葡萄糖结合而成的一种三糖，其在玉米种子内的含量仅次于蔗糖。由于受到研究材料和研究方法的限制，棉子糖能否调控种子活力长期不能确定。肌醇半乳糖苷合成酶（Galactinol Synthase，GOLS）和棉子糖合成酶（Raffinose Synthase，RS）是棉子糖合成的关键酶。该研究克隆了玉米中唯一一个棉子糖合成酶基因（ZmRS）。该基因玉米突变体（zmrs）植株和种子中棉子糖（Raffinose）完全缺失，种子活力及耐老化能力下降。拟南芥种子除Raffinose外，还有高聚RFOs（HDP RFOs）累积。相关遗传转化研究表明在拟南芥中超表达ZmGOLS2或共超表达ZmGOLS2/ZmRS基因能改变种子中碳分配，显著提高拟南芥种子活力。RFOs总量、RFOs各组份的分配及其与蔗糖（Sucrose）的质量比例共同参与了拟南芥种子活力的形成，且HDP-RFOs对种子活力建成的贡献大于Raffinose。植物RFOs合成通路在进化过程中可能分为两类：1.以Raffinose为合成终点的物种；2.能够合成累积HDP-RFOs的物种。对于前者，Raffinose绝对含量控制种子活力高低。而对于后者，多个RFOs成员与Sucrose之间的碳分配比例控制种子活力高低（图1）。

　　该研究首次证明了RFOs是控制种子活力的关键因素，并提出RFOs不同成员（Raffinose与HDP-RFOs）可能在种子活力建成中发挥不同功能的新观点。该研究结果对指导以改良种子活力为目标的作物育种具有重要意义。

　　 

　　 

　　文章链接： http://www.cell.com/molecular-plant/abstract/S1674-2052(17)30333-7