水稻品质遗传改良创新团队揭示F-box蛋白OsSD7调控水稻抗穗发芽新机制
近日，中国水稻研究所水稻品质遗传改良创新团队合作在Science Bulletin发表了题为Natural Variation in OsSD7 Confers Pre-harvest Sprouting Resistance in Rice via ABA-Mediated Seed Dormancy的研究成果。该研究成功克隆了一个调控水稻种子休眠与抗穗发芽的关键基因OsSD7，并揭示其通过ABA信号通路靶向降解负调控因子OsJAZ9、激活种子休眠的分子机制，为水稻、小麦等作物的抗逆遗传改良提供了宝贵的基因资源和理论依据。
水稻收获期遭遇阴雨天气，易诱发大面积穗发芽，造成产量损失与品质下降，严重威胁粮食安全。团队研究发现，OsSD7编码一个F-box蛋白，与SKP1等形成SCF E3泛素连接酶复合体，特异性降解OsJAZ9。当OsSD7功能缺失时，OsJAZ9积累，并通过与OsJAZ6互作抑制ABA信号下游关键转录因子OsABI3/OsABI5的活性，导致休眠相关基因Sdr4表达下降，种子休眠性减弱，穗发芽发生。相反，OsSD7正常发挥功能时，OsJAZ9被降解，ABA信号通路被“解放”，种子休眠性增强，抗穗发芽能力提高。有趣的是，ABA处理本身可诱导OsSD7表达，形成一个正反馈调控环路，进一步强化种子休眠。
研究团队发现OsSD7启动子区的一个自然SNP（3,744,951） 与水稻品种的休眠性显著相关：Hap A型（高表达OsSD7）种子休眠性强、抗穗发芽，Hap G型（低表达OsSD7）则相反。该SNP在现代籼稻品种中被富集，提示其在育种中受到了人工选择。通过CRISPR技术将Hap G型转为Hap A型，成功提高了多个水稻品种的穗发芽抗性。将OsSD7在小麦品种Fielder中过表达，同样显著增强了种子休眠性和抗穗发芽能力，表明OsSD7调控休眠的机制在禾本科作物中高度保守，具有跨物种的育种应用潜力。
该研究阐明了水稻通过F-box蛋白精准调控种子休眠与抗穗发芽的分子机制，未来通过分子标记辅助选择或基因编辑技术，将优异等位基因Hap A型OsSD7导入主栽品种，有望在不影响产量的前提下显著提高穗发芽抗性。
图1：OsSD7调控水稻种子休眠与抗穗发芽的工作模式图
该研究得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、云南省科技计划项目、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项、中国农科院创新工程等资助。水稻所陈文强博士后、胡时开研究员、浙江省农科院作物与核技术利用研究所王伟助理研究员、中国农科院作物所刘大普副研究员为论文共同第一作者，胡培松院士、徐建龙研究员和罗炬研究员为共同通讯作者，水稻所为第一完成/通讯单位。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.04.062