水稻OsABA2基因过表达通过调控ABA合成和氧化应激反应显著增强种子耐储性

本研究针对水稻种子储存过程中因氧化损伤导致的活力下降问题，通过过表达ABA合成关键基因OsABA2，系统揭示了其通过激活ROS清除系统（如GST1、HSP70-14）和维持淀粉代谢稳态，使人工老化处理后种子发芽率提升40%，电导率降低39%，为作物种质资源保存和粮食减损提供了精准分子靶点。该成果发表于《Rice》，对解决我国每年150亿公斤稻谷储存损耗具有重要应用价值。

　　

种子储存的隐形杀手与破解之道
在全球粮食安全面临挑战的背景下，水稻种子在储存过程中每年因活力下降导致的损失高达产量的3%，仅中国就损失150亿公斤。这种被称为"种子衰老"的现象，本质上是活性氧(ROS)积累引发的氧化损伤连锁反应——从细胞膜脂质过氧化产物MDA的堆积，到淀粉等储能物质的降解，最终导致发芽率断崖式下跌。传统冷储技术因成本高昂难以普及，而常规育种周期长、效率低，使得通过基因手段精准改良种子耐储性成为研究热点。

四川农业大学的研究团队将目光投向植物激素ABA（脱落酸）——这个调控种子休眠和抗逆性的"总开关"。前期研究发现，ABA合成通路关键酶基因OsABA2在人工老化处理下表达量激增26倍，暗示其可能参与种子抗衰老过程。研究人员在杂交稻亲本Yixiang1B和Gang46B中构建OsABA2过表达株系，通过20天高温高湿（42°C，100%RH）人工老化模拟长期储存条件，结合多组学分析揭开了ABA调控种子耐储性的分子谜题。

关键技术路线
研究采用农杆菌介导的遗传转化构建过表达株系，通过qPCR和HPLC验证基因表达与ABA含量；人工老化处理模拟自然储存；生理指标检测涵盖电导率、TTC染色、H₂O₂含量及CAT酶活等；转录组测序（NovaSeq 6000平台）解析差异表达基因；靶向代谢组分析淀粉、可溶性糖等储能物质变化。

突破性发现

1. ABA合成引擎的强力驱动
   过表达株系OE2种子ABA含量提升34%（图1F），发芽率在老化20天后仍保持81%，显著高于野生型(WT)的53%（图1G）。电导率测定显示细胞膜完整性提高39%（图1I），TTC染色证实胚活力显著增强（图S1）。

2. 储能物质的智能保险箱
   老化处理后，OE株系淀粉损失仅5.6%，远低于WT的10.2%（图2B）；可溶性糖保留率超70%，而WT损失过半（图2A）。这种"节流"效应为萌发储备了充足能量。

3. 抗氧化防御系统的全面升级
   DAB染色显示OE株系ROS积累减少（图3A），H₂O₂和MDA含量分别降低40%和54%（图3B-C）。CAT酶活飙升至WT的5.6倍（图3D），转录组揭示GST1(谷胱甘肽转移酶)和热激蛋白HSP70-14表达量激增（图5B-C），构成三道抗氧化防线。

4. 杂交稻亲本的华丽转身
   在耐储性极差的骨干亲本Gang46B中，OsABA2过表达使其发芽率从40%提升至85%（图6D），电导率下降50%（图6E），且不影响农艺性状（图S4），为杂交稻品种改良提供直接应用方案。

理论范式与实践价值
该研究首次阐明OsABA2通过"ABA-ROS-储能物质"协同调控网络增强种子耐储性的机制（图4E）：ABA上调激活GST1等抗氧化基因，同时稳定淀粉代谢关键酶表达，形成"减少ROS产生+增强清除能力+保护储能物质"的三维防御体系。相较于已报道的OsPIMT1（仅提升发芽率15%）和bZIP23（提高20%），OsABA2过表达使发芽率提升28-40%，展现出更显著的改良效果。

这项成果不仅为ABA信号网络调控种子衰老提供了新认知，更开创了通过单基因操纵实现多通路协同调控的精准育种策略。据测算，若将该技术应用于我国主栽杂交稻，每年可减少粮食损失约4.5亿公斤。研究团队已着手将OsABA2导入更多生产品种，为保障粮食安全储备提供"基因保险箱"。