除了油菜素甾醇,哪些激素或信号通路参与了复粒稻穗粒数的调控?
在植物生长发育过程中,激素起着关键的调节作用,包括对生殖器官的影响,如控制水稻等作物中的谷粒数量。虽然油菜素甾醇(BR)被广泛认为是影响水稻产量和品质的重要因素之一,但越来越多的研究表明,其他激素和信号通路也在谷粒形成中发挥着重要作用。以下是一些已知或疑似参与水稻穗粒数调控的其他激素和信号通路的概述:
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赤霉素(GA):赤霉素是促进茎伸长和种子成熟的激素,在水稻花序分化和颖果发育过程中具有重要功能。研究表明, GA 信号通路中的 DELLA 蛋白抑制因子与油菜素甾醇受体 BRI1 相互作用,共同调控花序的分化和颖果的大小。
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脱落酸(ABA):脱落酸是一种胁迫响应激素,它也参与了水稻开花过程的控制。在高含量的 ABA 水平下,水稻可能会延迟开花,这可能间接影响了谷粒的形成。此外,ABA 在水稻成熟过程中也有助于维持籽粒的完整性。
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生长素(IAA):生长素在植物生长发育中广泛存在,并且可以影响分生组织的活动性和果实发育。有证据表明,生长素信号传导途径可能通过影响穗轴的生长和对侧枝的限制来影响谷粒的数量。
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细胞分裂素(CTK):细胞分裂素主要参与细胞分裂和组织分化,其在水稻抽穗期和颖果早期发育中具有重要角色。CTK 的平衡对于维持适当的谷粒大小和数目至关重要。
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茉莉酸类(JAs)和独脚金内酯(SLs):这些激素虽然在谷粒形成中的具体机制尚未完全明确,但有研究表明它们可能在调节叶片衰老和光合作用产物分配到颖果的过程中起到了一定的作用。
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水杨酸(SA)和水通道蛋白(PIPs):水杨酸信号转导通路被认为与油菜素甾醇信号转导有关,而 PIPs 作为水通道蛋白家族成员,则可能通过调节水分运输来影响谷粒的生长。
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钙调素(CaM)和钙信号通路:钙离子作为第二信使,广泛参与各种生理过程,包括植物的生长发育和抗逆反应。钙调素作为一种钙传感器蛋白,可能介导了油菜素甾醇和其他激素之间的交叉对话,从而协调了对谷粒形成的复杂调控网络。
综上所述,水稻穗粒数的调控是一个多层次、复杂的生物学过程,涉及多种激素和信号通路的协同作用。深入理解这些分子机制将有助于开发新的遗传资源和技术手段,以提高农作物的产量和品质,满足日益增长的世界人口的需求。