近日，上海市农业科学院作物育种栽培研究所水稻中心，利用代谢组学和转录组学联合分析技术，对水稻巨胚高营养形成的分子机制展开研究，揭示了能量代谢，氨基酸代谢和脂质代谢是水稻巨胚发育早期成熟阶段的关键代谢通路，该研究有助于推动高营养水稻品种的育种。相关研究成果在线发表于国际学术期刊《Frontiers in Plant Science》(IF:5.753，二区TOP)上。

 水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球一半以上的人口主要以稻米为生。近年来，随着生活水平的不断提高，人们对稻米营养品质的要求也越来越高。米胚占稻谷3%左右的体积，但富集着约66%的营养元素，是水稻最重要的营养组成部分。因此，胚是水稻营养品质改良的首选目标。

巨胚稻特指一类胚较大的水稻品种，其胚体积是常规水稻的两倍以上；与常规水稻相比，巨胚稻的多种营养物质（蛋白质、脂类、维生素和矿物质等）含量均有较大提高。以往对水稻巨胚突变体形成的研究主要集中于单基因的遗传分析和功能研究。然而，水稻巨胚的代谢产物与相关基因之间的因果关系，及其发育调控机制与生物分子功能之间的关系目前还知之甚少。

为此，研究团队在利用图位克隆技术鉴定一个新的巨胚等位基因GE^D的基础上，通过构建近等基因系，针对性地对水稻巨胚发育早期成熟阶段（营养物质累积的关键时期）展开多组学研究。研究结果表明，GE功能缺失主要促进了水稻胚的能量代谢、氨基酸代谢和脂质代谢途径，其中参与关键代谢途径的NADH、L-天冬氨酸和L-色氨酸代谢物含量显著增加。进一步的相关网络分析，筛选出300对在此阶段高度相关的差异累积代谢物和基因。根据它们的功能注释，初步确定了两个潜在的候选基因，OsZS_12G0013700和OsZS_02G0528500，分别用于调节L-天冬氨酸和L-色氨酸的含量。

我院作物育种栽培研究所胡泽军助理研究员和扬州大学熊强强助理研究员为论文共同第一作者，吴书俊研究员为论文通讯作者。该研究项目得到上海市农业应用技术发展规划（G******101）和上海市农业科学院卓越团队资助。