Исследование биологического процесса дозревания и выхода из покоя у семян риса

Дозревание семян — продолжение их созревания — критически важно для выхода из состояния покоя, что влияет на всхожесть и последующую силу проростков. Эффективность этого процесса зависит от видовых особенностей, условий хранения и факторов окружающей среды. Рис (Oryza sativa L.) — одна из важнейших продовольственных культур Китая. Понимание сложных физиологических и молекулярных процессов в дозревающих семенах риса имеет ключевое значение для повышения урожайности.

Журнал Seed Biology 25 апреля 2023 года опубликовал статью «Предварительная идентификация изменений физиологических характеристик и транскриптов в дозревающих семенах риса».

В исследовании учёные оценили процесс дозревания семян сорта Nipponbare (NPB), включая процент всхожести (GP), процент проростков (SP), индекс всхожести (GI), а также связанные молекулярные и химические изменения в разные промежутки времени (0, 28 и 56 дней после дозревания, DAR).

Свежесобранные семена NPB (0 DAR) демонстрировали глубокий покой: всего 10% GP, 6% SP и 0,3 GI. К 56 DAR показатели GP, SP и GI семян NPB составили 98%, 98% и 5,2 соответственно.

Физиологические результаты показали, что на ранней стадии дозревания (от 0 до 28 DAR) в семенах NPB:

• содержание абсцизовой кислоты (ABA) значительно снизилось,
• уровень перекиси водорода (H₂O₂) значительно вырос,
• активность супероксиддисмутазы (SOD) и α-амилазы значительно повысилась,
• содержание биологически активного гиббереллина (GA₁) и активность аскорбатпероксидазы (APX) не изменились.

С помощью RNA-seq для исследования транскрипционных изменений в сухих семенах NPB на 0 и 28 DAR было идентифицировано 149 дифференциальных транскриптов, охватывающих ключевые молекулярные пути, связанные с семенным покоем. Среди них, как показала проверка на четырёх других сортах риса, OsOxO1, OsNCED4, RSOsPR10 и OsPR10a в основном проявляли активность на ранней стадии дозревания, что указывает на их ключевую роль в регуляции этого процесса у семян риса.

В заключение, это исследование раскрывает множественные взаимодействия гормонов, ферментов и молекулярных путей во время дозревания семян риса, создавая основу для дальнейших исследований в биологии семян.