近日，农学院王波副教授课题组联合南方科技大学李耀旺研究助理教授合作，在国际知名植物学期刊Plant Physiology在线发表了题为“OsABCG22 mediates embryonic abscisic acid export and seed germination in rice”研究论文。该研究探索了水稻种子萌发过程中，由OsABCG22介导种胚脱落酸（ABA）外排机制及其对种子活力的调控作用。
ABA是抑制种子萌发的关键植物激素。其在组织中的时空分布，不仅依赖于生物合成与代谢，也受到跨膜转运过程的精细调控。此前，双子叶模式植物拟南芥的ABA转运网络已取得一定进展，但单子叶作物尤其是水稻中，也受到跨膜转运过程的精细调控。随着水稻直播栽培模式的推广，对种子快速整齐萌发的生产需求日益增强，因此，鉴定水稻胚中关键的ABA外排组分，对理解萌发基础理论及支撑遗传改良具有重要意义。
本研究中，作者筛选获得了一个调控水稻种胎ABA外排的关键基因OsABCG22。该基因在吸胀早期种胚中特异表达，并受ABA诱导上调。其敲除突变体种胚ABA外排减少、内源ABA积累增加，表现为萌发延迟的表型；而在直播条件下，过表达株系的出苗率有所提高。进一步分析发现，OsABCG22蛋白具有ATP水解活性，且对IAA、GA、JA等其他测试激素无显著转运活性。通过转录组分析比较发现，突变体种胚中ABA信号通路相关基因（如OsABI3/5）表达上调，而一系列与细胞壁松弛相关的基因表达下调，伴随胚部细胞宽度减小及细胞壁单糖组分含量下降。这些结果共同提示，OsABCG22功能缺失导致的ABA积累，可能通过影响ABA信号与细胞壁重塑过程，进而抑制胚的细胞扩张。
该研究为单子叶作物中胚特异性ABA外排机制提供了新的见解，初步勾勒出“ABA外排—信号缓解—细胞壁松弛—胚生长”的潜在调控路径。研究成果为今后针对直播稻出苗性状的遗传改良，提供了一个有研究价值的候选基因靶点与思路。
学校农学院王波副教授和南方科技大学李耀旺研究助理教授为通讯作者，农学院已毕业硕士生胡文娟、王晨和蒋智强为共同第一作者。研究得到国家自然科学基金和一流学科交叉创新课题项目共同资助。
相关论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf641
文图/农学院
