光敏色素B调控水稻砷胁迫耐受性及砷积累的分子机制研究

本研究揭示了水稻光敏色素B(OsPHYB)通过调控褪黑素(MT)和谷胱甘肽(GSH)代谢通路增强砷(As(III))胁迫耐受性的新机制。OsPHYB敲除株系表现出显著增强的光合效率(Fv/Fm和φPSII提升)、抗氧化酶活性(SOD/POD/CAT提高25.56%-55.63%)及降低39.78%-51.89%的砷积累，为培育低砷水稻品种提供了重要理论依据。

　　

Highlight

《OsPHYB敲除增强水稻对As(III)胁迫的抗性》

在对照处理中，OsPHYB敲除植株相比野生型(WT)展现出41.53%-49.72%更长的根长和13.65%-24.29%更高的根系干重（图1）。面对As(III)胁迫时，OsPHYB敲除株系表现出显著增强的抗性：地上部高度增加7.41%-9.22%，根长增幅达40.42%-58.08%（p < 0.05）。相应地，敲除植株的地上部和根系干重分别提升24.67%-37.41%和18.88%-28.24%。

《OsPHYB通过硫代谢、抗氧化防御和MT生物调控As(III)解毒》

光敏色素B(PhyB)作为光温信号的核心受体，通过协同/拮抗机制调控HY5等转录因子的活性，在重金属胁迫响应中起关键作用。本研究发现：叶绿素荧光参数、根系形态、抗氧化系统（SOD/POD/CAT酶活性和MDA含量）以及砷积累量在敲除株系中均发生显著改变。

Conclusion

OsPHYB敲除通过促进根系伸长、增强抗氧化酶活性（SOD/POD/CAT）和降低砷积累（地上部39.78%-51.89%，根部28.26%-33.79%），显著提升水稻对As(III)胁迫的耐受性。这种抗性增强与MT生物合成基因上调密切相关——根部MT含量增加16.2%-26.2%，地上部增幅达57.7%-68.0%。此外，OsPHYB敲除还激活了硫代谢相关基因，为开发低砷水稻品种提供了新策略。