近日，西北农林科技大学教授兰文智和南京大学教授王斌在ThePlantJour-nal上发表论文，揭示了糊粉层细胞中的镁离子外排转运蛋白OsMGR3在种子萌发过程中的关键作用。
　　种子吸水后启动萌发进程，将胚转化生理活跃状态，发育胚根和胚芽。在这一阶段，胚根无法直接吸收外部矿物质，因此胚根和胚芽发育所需的矿物质全都依赖于种子内贮藏的再分配。水稻种子中，矿质主要分布在种皮和胚乳之间的糊粉层。糊粉层由多层活跃的糊粉层细胞组成，不直接与胚接触，这表明存在特定机制将矿物质从糊粉层输送至胚的过程。
　　该研究首先分析了影响水稻种子萌发的关键矿物质。通过观察不同矿物质对完整种子和单独胚的萌发影响，研究人员发现，镁缺失显著抑制了胚的萌发。该研究利用生物信息学和基因表达分析筛选水稻种子镁转运体基因，发现了进化保守的镁转运相关的ACDP家族成员OsMGR3在种子中的特异表达。转基因GUS染色和蛋白荧光亚细胞定位实验确认了OsMGR3在水稻种子的糊粉层特异表达，并定位于质膜。这些结果表明OsMGR3参与了糊粉层细胞的镁离子外排。
　　为了探讨OsMGR3在种子萌发中的功能及机制，研究利用CRISPR/Cas9技术获得了OsMGR3水稻突变体。结果显示，该突变体表现出萌发延迟和胚根胚芽长度减短的表型。镁荧光成像显示水稻种子中的镁离子主要存在于糊粉层，在萌发过程中，osmgr3突变体的糊粉层向胚运输的镁离子显著减少。通过野生型和osmgr3突变体种子的胚/胚乳嫁接实验，研究发现OsMGR3的突变抑制了胚在萌发过程中的生长和分化。这些结果表明，种子利用OsMGR3将糊粉层的镁输送至胚，以支持种子的萌发。

（彪轶辰）