广东
水稻作为一种高耗水作物，对干旱胁迫极为敏感。在全球人口快速增长和水资源日益短缺的背景下，干旱导致的产量损失对粮食安全构成了严峻挑战。缺水会显著影响植物的生理和生化过程，包括光合作用、呼吸作用及种子萌发，并引发细胞损伤、根叶生长受抑等一系列不良反应。植物中的脂氧合酶（LOX）基因家族被认为是调控作物生长、脂质代谢、成熟与衰老、胁迫耐受性以及种子储存特性和活力的重要因子，其活性与种子的存活能力和抗逆性密切相关。
2025年1月14日，福建省农业科学院水稻研究所张建福研究员、谢华安院士团队在Plant Molecular Biology期刊上发表了题为“OsLOX1 positively regulates seed vigor and drought tolerance in rice”的研究论文。该研究系统解析了OsLOX1基因在水稻种子活力及抗旱能力中的作用机制，为作物种子生物学及抗逆育种提供了新的研究方向。
图1 OsLOX1基因敲除导致水稻对干旱胁迫耐受性降低
研究结果表明，OsLOX1基因敲除突变体在干旱胁迫下表现出耐受性显著降低。这一表型伴随着细胞中过氧化氢（H₂O₂）和丙二醛（MDA）水平的升高，以及抗氧化酶相关基因表达的下调（图1）。此外，与野生型相比，OsLOX1敲除导致水稻种子寿命显著缩短，同时H₂O₂和MDA的水平进一步升高，抗氧化酶（如超氧化物歧化酶和过氧化氢酶）的活性下降，相关基因表达亦明显受抑制（图2）。这些结果表明，OsLOX1通过正向调控水稻抗氧化能力，在种子活力及抗旱胁迫耐受性中发挥关键作用。
图2 比较野生型与lox1敲除突变体种子在自然老化条件下的种子活力
进一步分析发现，与野生型相比，OsLOX1基因敲除突变体在种子老化前后均表现出更高浓度的多种游离脂肪酸。这一结果揭示，水稻胚中游离脂肪酸的积累可能与种子活力呈负相关，为解析种子活力的分子机制提供了新的视角。本研究首次揭示了OsLOX1基因在水稻种子活力和抗旱耐受性中的关键功能，进一步拓展了对脂氧合酶基因在植物胁迫响应与种子生物学领域作用的认识。这些发现为深入研究种子活力的调控机制及开发抗逆性优良的作物品种奠定了重要理论基础。
福建农林大学农学院博士研究生翁雅红为该论文的第一作者。福建省农业科学院水稻研究所张建福研究员、谢华安院士为该论文的通讯作者。福建农林大学博士研究生王艳文、福建农林大学已毕业硕士研究生王克武、福建农林大学已毕业博士研究生王福祥、福建省农业科学院水稻研究所吴方喜副研究员、魏毅东副研究员、蒋家焕副研究员、谢鸿光高级农艺师、肖晏嘉助理研究员和蔡秋华副研究员等参与了该研究。该研究得到了国家水稻产业技术体系（CARS-01-08）、福建省财政专项---福建省人民政府与中国农业科学院战略合作项目（5511）（XTCXGC2021001）、福建省公益类科研院所专项（2020R1023008）的资助。
来源：福建省农业科学院
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