中国科学院遗传发育所李云海团队综述作物种子大小调控的激素“攻略”与精准育种前景

种子大小是直接决定作物产量的核心农艺性状之一。解析调控种子大小的关键基因及其分子网络，对于通过分子设计育种实现作物增产具有重要意义。近年来，大量调控种子大小的基因被克隆并进行了功能解析，其中许多基因通过影响植物激素的合成、代谢或信号通路来发挥作用。

近日，Journal of Genetics and Genomics在线发表中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究员团队题为“

Genetic and molecular mechanisms of phytohormone-mediated seed size control in crops

该综述首先全面梳理了九大植物激素(油菜素内酯、生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、茉莉酸、乙烯、独角金内酯和水杨酸)合成和信号途径调控种子大小的遗传与分子机制，特别讨论了P450亚家族CYP78A可能作为一类“新型激素样信号分子”在促进种子大小中的作用。同时，阐述了这些激素信号通路之间复杂的“交叉对话”如何调控种子的最终大小。其次，关注了不同物种中控制种子大小的同源基因的功能保守性与物种特异性，为利用模式植物的研究成果指导作物育种提供理论依据。此外，特别强调了对产量提升具有显著应用潜力的关键基因，探讨了如何利用基因编辑、合成生物学等现代分子生物学技术，结合人工智能与多组学数据分析，对这些基因及通路进行精准操作。最后，讨论了该研究领域当前面临的主要挑战，并对将基础研究成果转化为育种实践的“分子设计育种”策略进行了展望。

植物激素对种子大小的主要调控作用

鉴于植物激素信号途径的调控元件通常参与多种调控，该综述选取了激素合成与代谢途径中的关键酶来分析其对种子大小的调控效应。对于茉莉酸(JA)，主要基于JA信号组分的调控功能来推断。

作者简介

中国科学院遗传与发育生物学研究所副研究员江珊与海南大学副教授黄洛将、讲师武立安为该综述共同第一作者，中国科学院遗传与发育生物学研究所李云海研究员和江珊副研究员为共同通讯作者。相关工作得到中国科学院战略性先导科技专项和国家重点研发计划等资助。