种子活力是一个重要的农艺性状，决定种子能否在田间发芽并顺利成苗，对于农业生产、粮食安全和种质资源长期保存都具有重要的意义。但是，目前关于种子活力，尤其是作物种子活力的调控机制和分子网络知之甚少。

中科院植物研究所王伟青副研究员 (第七批会员) 和宋献军研究员在水稻种子活力分子调控方面取得新进展。宋献军课题组前期工作中，筛选到两个种子活力差异巨大的水稻品种，低活力的‘吉粳88’和高活力的‘Kasalath’。以这两个品种为材料，科研人员借助转录组学和代谢组学技术，分析比较种子老化过程中基因表达和代谢物累积，并通过构建共表达调控网络，筛选到包括 bZIP23 和 bZIP42 在内的转录因子可能作为重要的基因表达调控节点。转基因实验表明，bZIP23和 bZIP42 正向调控水稻种子活力。同时，研究还鉴定到一个编码过氧化物酶的遗传因子 PER1A，其编码蛋白能够通过清除种子内的活性氧正向调控种子活力。研究发现 bZIP23 和 bZIP42 能够直接结合到 PER1A 的启动子区，激活其转录表达；遗传学证据表明，PER1A 很可能位于 bZIP23 的下游，发挥调控种子活力的生物学功能。此外，生理学数据表明，bZIP23 和 PER1A 在清除体内的活性氧过程中发挥重要的作用。该研究揭示了活性氧清除途径改善水稻种子活力的新机制，为进一步改良作物相关农艺性状提供有用的靶标。 

图1. 转录组和代谢组学比较分析活力差异水稻品种种子老化揭示bZIP23-PER1A分子途径调控水稻种子活力。(A) ‘Kasalath’ 和 ‘吉粳88 (Jigeng88)’ 种子老化过程中活力变化；(B) 和(C), ‘Kasalath’ 和 ‘吉粳88’ 老化过程中差异基因和代谢物比较；(D) 转录因子和靶标基因共表达网络；(E) bZIP23和PER1A 调控种子活力的遗传分析。

以上成果已于近日发表于《美国科学院院报》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) (Proc Natl Acad Sci, 2022,119 (9): e2026355119)。中科院植物研究所王伟青副研究员为该论文第一作者，宋献军研究员为通讯作者。该研究得到中科院战略性先导A类科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院青年创新促进会等项目资助。