侯鹰翔，费思恬，宋松泉，罗勇，张超
DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0332
转录因子在植物生长发育与逆境应答中发挥了重要的功能，一直是作物领域研究的热点。MADS-box家族作为一类在生物中广泛存在的转录因子，主要参与生长发育、次生代谢调控、激素信号转导，以及生物和非生物胁迫响应等过程，特别是在植物生殖系统发育中的作用尤为突出。水稻作为全球最重要的粮食作物之一，其生长发育以及逆境响应分子机制备受关注。综述MADS-box家族在水稻中的生物学功能，概括总结其调控作用及机制，分析探讨目前研究存在的问题以及未来方向，为水稻分子育种提供参考。
近日，《生物技术通报》在线发表了题为《水稻MADS-box家族研究进展》的文章。本文综述水稻MADS-box转录因子生物学功能，以期为水稻分子育种提供策略。
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1 MADS-box转录因子
2 水稻MADS-box功能研究进展
2.1 调控花器官发育
2.2 调控穗发育
2.3 调控开花时间
2.4 调控种子发育
2.5 调控营养器官发育
2.6 逆境响应
3 总结与展望
经过多年研究，水稻MADS-box家族功能研究取得了显著进展。特别是在花器官发育方面，MADS-box成员通过相互间的作用或与其他转录因子互作形成了一个复杂的调控网络，主要涉及生长素（IAA）、活性氧（ROS）、泛素化途径、DNA甲基化等途径的协同作用。
MADS-box蛋白因含有高度保守的结构域，其生物学功能存在冗余性。基因功能冗余可能是水稻适应多变环境并维持遗传稳定性的关键。在面对环境压力或基因突变时，通过冗余基因维持关键生物学过程的正常进行，从而增强生存能力。此外，多个基因参与同一生物学过程，但可能在不同的发育阶段、组织类型或环境条件下发挥作用，体现了基因调控网络的复杂性。未来，需要更深入地解析这些基因的功能特异性和冗余性，以揭示它们在水稻生长发育中的独特作用。
值得注意的是，部分水稻MADS-box成员展示了潜在的应用价值。例如，OsMADS17在 5' 端非翻译区的缺失突变，提高了水稻粒重与产量；OsMADS26低表达株系对干旱胁迫、稻瘟病和纹枯病的抗性也显著增加；过表达OsMADS27和OsMADS25均能显著增强水稻耐盐性；d14 osmad57-1双突变体对低温耐受性提高。高效利用这些基因资源去改良水稻的产量、品质、抗逆性等性状应是未来关注的方向。例如，通过引导编辑技术在主推水稻品种的亲本中精确突变OsMADS17、OsMADS26、osmad57-1等基因，或采用重离子辐射诱变和混池测序结合，定向筛选特定基因突变材料，可获得一批高产高抗性水稻种质。
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