西北农林科技大学赵天永研究组揭示半乳糖苷酶调控玉米种子耐储性与萌发速度之间平衡的机理

    2021年9月23日，西北农林科技大学赵天永研究组在Journal of Agricultural and Food Chemistry在线发表了ZmAGA1 Hydrolyzes RFOs Late During the Lag Phase of Seed Germination, Shifting Sugar Metabolism Towards Seed Germination Over Seed Aging Tolerance研究论文，解析了玉米碱性半乳糖苷酶ZmAGA1通过控制棉子糖的水解调控玉米种子耐储性和种子萌发速度之间平衡的分子机理。

    玉米种子耐储能力和种子萌发速度是决定种子活力的重要指标。

    研究人员发现，玉米种子萌发过程中ZmAGA1基因的表达受到翻译水平的调控。

    组成型过量表达ZmAGA1促进了棉子糖的水解，提高了种子的萌发速度，但降低了种子的耐储性。

    在玉米种子引发过程中添加碱性半乳糖苷酶抑制剂可以维持种子引发过程中棉子糖含量，显著提高种子引发后的种子耐储藏能力。

    作者建议通过组成型表达棉子糖合成酶基因，诱导表达棉子糖水解酶基因ZmAGA1既可以提高种子中棉子糖含量，提高玉米种子的耐储性，又可以在种子萌发过程中提高棉子糖的水解能力，提高玉米种子的萌发速度。

    玉米碱性半乳糖苷酶通过水解棉子糖控制玉米种子耐老化能力与萌发之间的平衡 西北农林科技大学赵天永教授为论文通讯作者，博士后张玉民和博士生李丹为论文共同第一作者。

     美国University of Kentucky大学Bruce Downie教授和Lynnette Dirk博士参与了该项研究工作。

    该项研究得到了国家自然科学基金委的资助。

    赵天永实验室多年来对玉米棉子糖代谢相关基因在植物抗逆以及种子活力中的功能及其表达调控进行了系统研究。

    发现了通过调控棉子糖合成酶基因可以提高植物的抗逆能力并且对植株生长没有任何负作用（Gu, 2016, Plant Molecular Biology; Gu, 2019, The Plant Journal; Han, 2020, Plant and Cell Physiology; Li, 2020, JBC）;发现了棉子糖是决定种子活力的关键因素（Li, 2017, Molecular Plant；Han, 2020, The Plant Journal）。