一作解读 | Plant Cell | 山东大学刘树伟教授课题组解析TaSRO1调控小麦种子休...

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（来源：小麦研究联盟）

穗发芽是影响小麦产量和品质的重要农业问题，并随着全球气候变化加剧而日益频发。近年来，雨季提前并持续北移，使我国小麦穗发芽灾害由过去的5-6年一遇加剧为1-3年一遇，我国约83%的麦区面临该风险。2016年、2018年和2023年，江苏、安徽、四川、河南等小麦种植区发生严重穗发芽灾害，造成小麦品质下降、产量受损，造成了巨大的经济损失。

与其他作物相比，小麦更易发生穗发芽，这与其休眠调控机制的遗传特性密切相关。一方面，在自然加倍过程中，控制种子休眠的主效基因TaVP1mRNA 发生错误剪接；另一方面，在长期驯化过程中，红皮小麦休眠相关基因Tamyb10 的丢失或突变，进一步削弱了种子休眠能力。因此，解析小麦种子休眠建立与解除过程中的分子调控机制，是培育抗穗发芽品种和开展分子设计育种的核心科学问题。

近日，山东大学生命科学学院刘树伟教授团队在国际知名植物学期刊 The Plant Cell 在线发表题为“TaSRO1 recruits the histone deacetylase TaHIS1 to repress TaABI5 and fine-tune ABA signaling during seed dormancy release in wheat”的研究论文。该研究首次揭示了小麦TaSRO1 通过引导组蛋白去乙酰化酶定位至基因组特定位点，擦除组蛋白赖氨酸残基乙酰化修饰，从而调控种子休眠相关基因表达的分子机制，填补了植物 SRO 类蛋白介导基因转录抑制机制研究领域的空白。

研究团队前期发现，TaSRO1 在种子后熟（休眠解除）过程中表达量持续升高，敲除TaSRO1在不影响产量的基础上增强了种子休眠性和穗发芽抗性。TaSRO1 和ABA 信号通路关键调控因子 TaVP1 互作，抑制其对抗穗发芽主效基因TaPHS1及TaSdr表达的激活，从而负调控种子休眠和穗发芽抗性。遗传分析进一步显示，TaSRO1 对休眠解除的调控仅部分依赖TaVP1，提示其还存在独立的调控途径。

在此基础上，团队进一步解析了这一独立于 TaVP1 的另一信号通路：TaSRO1 与种子休眠关键调控因子 TaABI5 发生互作（TaABI5对TaVP1 具有上位性）。TaSRO1 通过招募组蛋白去乙酰化酶 TaHIS1，去除 TaABI5 靶基因启动子区域的乙酰化修饰，抑制 TaABI5 对休眠相关基因的激活作用，从而解除种子休眠并促进萌发。

本研究解析了由“TaABI5（顺式作用元件阅读器，Reader）-TaSRO1（转录调控引导者，Leader）-TaHIS1（表观修饰执行者，Writer）”组成的三元调控模块精细调控小麦种子休眠向萌发的转换过程（图1），不仅为植物激素信号与表观修饰交叉调控发育进程提供了新的研究范式，也为培育耐盐、抗穗发芽与高产的小麦新品种提供了理论基础和关键基因资源。

图1 TaSRO1促进小麦种子休眠解除的分子机制

山东大学生命科学学院博士后刘树朋为论文第一作者，刘树伟教授为通讯作者。山东大学博士研究生尹奉翔、张泰然、宋家旺、李丽、王汶龙、常笑以及山东省农业科学院作物研究所刘成研究员、王凯博士和徐文竞博士参与了本研究工作。特别感谢山东大学生命科学学院夏光敏教授对本研究给予的大力支持和悉心指导。感谢中国科学院、山东省科技示范项目、国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目对本研究的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koag121

小麦族多组学网站：http://wheatomics.sdau.edu.cn

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