全球氣候變暖致使極端高溫天氣愈發(fā)頻繁，水稻作為重要糧食作物，在生長(zhǎng)周期中常面臨熱脅迫。特別是在花期，水稻孕穗至抽穗揚(yáng)花期對(duì)溫度變化最敏感，短暫的高溫就可能導(dǎo)致不育和結(jié)實(shí)率下降。如遇日均溫度高于32℃或日最高溫度高于35℃，水稻抽穗揚(yáng)花就受到影響, 從而造成嚴(yán)重的減產(chǎn)和品質(zhì)下降。挖掘耐熱功能基因、開展耐熱分子育種被認(rèn)為是解決熱害問(wèn)題最經(jīng)濟(jì)有效的策略。盡管借助分子標(biāo)記技術(shù)的進(jìn)步，已定位多個(gè)與水稻耐熱性相關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL），然而，針對(duì)水稻生殖階段（尤其是花期）耐熱性相關(guān)基因的克隆和功能研究仍然相對(duì)匱乏。

近期，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所遺傳資源研究團(tuán)隊(duì)在植物學(xué)經(jīng)典期刊Plant Cell and Environment上發(fā)表了題為“OsRHS negatively regulates rice heat tolerance at the flowering stage by interacting with the HSP protein cHSP70‐4”的研究論文，研究通過(guò)構(gòu)建OsRHS和cHSP70-4的過(guò)表達(dá)、RNAi、CRISPR等載體，轉(zhuǎn)化了水稻品種ZH11，并通過(guò)溫室種植并在抽穗期進(jìn)行熱脅迫處理，評(píng)估了其耐熱性；然后利用GUS染色、亞細(xì)胞定位、RNA提取與基因表達(dá)分析、花粉活力分析、免疫沉淀-質(zhì)譜、酵母雙雜交、Co-IP、GST Pull-Down、RNA 測(cè)序、PME酶活性測(cè)定等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，研究了基因功能和蛋白相互作用。

1）熱脅迫誘導(dǎo)OsRHS轉(zhuǎn)錄，6 小時(shí)達(dá)到峰值，且蛋白穩(wěn)定。該基因定位于細(xì)胞質(zhì)，主要在穎殼和花藥中表達(dá)，抽穗期表達(dá)量更高。

OsRHS 對(duì)熱應(yīng)激的響應(yīng)、亞細(xì)胞定位及時(shí)空表達(dá)分析結(jié)果

2）過(guò)表達(dá) OsRHS顯著降低水稻耐熱性，RNAi沉默或敲除該基因則增強(qiáng)耐熱性，且不影響正常生長(zhǎng)和產(chǎn)量。此外，OsRHS 負(fù)調(diào)控?zé)崦{迫下的花粉活力。

OsRHS 在水稻花期對(duì)熱應(yīng)激耐受性的負(fù)調(diào)控作用

本實(shí)驗(yàn)使用Ampha Z40花粉活力分析儀（瑞士Amphasys），對(duì)比發(fā)現(xiàn) OsRHS 過(guò)表達(dá)植株花粉活力顯著低于 ZH11 植株，敲除植株則顯著高于 ZH11 植株，且非熱脅迫下無(wú)顯著差異。這一結(jié)果為 OsRHS 負(fù)向調(diào)控水稻花粉活力耐熱性提供了直接證據(jù)，有助于深入理解 OsRHS 基因功能及其對(duì)水稻繁殖階段的影響機(jī)制。

3）免疫沉淀-質(zhì)譜篩選出與OsRHS 相互作用的熱激蛋白 cHSP70-4，酵母雙雜交、Co-IP和GST Pull-Down 實(shí)驗(yàn)證實(shí)二者直接相互作用，且熱脅迫增強(qiáng)其結(jié)合。

OsRHS 與 cHSP70-4 相互作用

4）cHSP70-4過(guò)表達(dá)影響水稻育性，敲除cHSP70-4則顯著增強(qiáng)水稻開花期耐熱性，且能恢復(fù)OsRHS 表達(dá)植株的耐熱性。

cHSP70-4 敲除對(duì)水稻花期熱應(yīng)激耐受性的影響

敲除cHSP70-4后OsRHS過(guò)表達(dá)植株耐熱性的恢復(fù)

5）RNA 測(cè)序分析表明，OsRHS 過(guò)表達(dá)植株在熱脅迫下多數(shù)差異表達(dá)基因下調(diào)，主要涉及蛋白激酶、果膠代謝和細(xì)胞壁相關(guān)過(guò)程。OsRHS 負(fù)調(diào)控 PME 基因表達(dá)和活性，影響細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響水稻耐熱性。

ZH11和OsRHS 轉(zhuǎn)基因植株在熱應(yīng)激處理前后6個(gè)PME基因的表達(dá)模式和PME活性

本研究揭示了OsRHS通過(guò)與cHSP70-4相互作用負(fù)調(diào)控水稻花期耐熱性，二者相互作用在熱脅迫下增強(qiáng)。OsRHS 和cHSP70-4均為潛在的水稻花期耐熱育種靶點(diǎn)，為水稻花期耐熱分子機(jī)制研究和育種實(shí)踐提供了重要參考 。

X Mao, H Yu, J Xue, et al. Relationships of Brassica Seed Physical Characteristics with Germination Performance and Plant Blindness[J]. Plant, Cell & Environment 2025, 48: 350-364. 

Ampha Z40花粉活力分析儀(IFC)通過(guò)整合微流控技術(shù)、電阻抗技術(shù)與流式細(xì)胞術(shù)，能夠在微流體精確參考條件下，實(shí)現(xiàn)流動(dòng)態(tài)花粉細(xì)胞的高通量、連續(xù)、無(wú)損阻抗檢測(cè)，獲得細(xì)胞活性、數(shù)量、濃度、大小等信息，可應(yīng)用于花粉活性分析、花粉儲(chǔ)存管理、DH育種、CMS不育狀態(tài)檢測(cè)、花粉倍性分析、花粉發(fā)育階段鑒定、指導(dǎo)授粉、雜交育種、花粉育性恢復(fù)等多個(gè)方面。與傳統(tǒng)染色鏡檢法和萌發(fā)法相比，具有非標(biāo)記、多參數(shù)、低污染和檢測(cè)速度快等顯著優(yōu)勢(shì)，可大大減少時(shí)間消耗并降低成本，能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科研決策提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

Ampha Z40花粉活力分析儀應(yīng)用領(lǐng)域：

電話：021-32555118

燕子來(lái)時(shí)新社，梨花落后清明。