花粉活力分析仪助力揭示OsRHS与cHSP70‐4互作调控水稻开花期耐热的分子机制

全球气候变暖致使极端高温天气愈发频繁，水稻作为重要粮食作物，在生长周期中常面临热胁迫。特别是在花期，水稻孕穗至抽穗扬花期对温度变化最敏感，短暂的高温就可能导致不育和结实率下降。如遇日均温度高于32℃或日最高温度高于35℃，水稻抽穗扬花就受到影响, 从而造成严重的减产和品质下降。挖掘耐热功能基因、开展耐热分子育种被认为是解决热害问题最经济有效的策略。尽管借助分子标记技术的进步，已定位多个与水稻耐热性相关的数量性状位点（QTL），然而，针对水稻生殖阶段（尤其是花期）耐热性相关基因的克隆和功能研究仍然相对匮乏。

近期，广东省农业科学院水稻研究所遗传资源研究团队在植物学经典期刊Plant Cell and Environment上发表了题为“OsRHS negatively regulates rice heat tolerance at the flowering stage by interacting with the HSP protein cHSP70‐4”的研究论文，研究通过构建OsRHS和cHSP70-4的过表达、RNAi、CRISPR等载体，转化了水稻品种ZH11，并通过温室种植并在抽穗期进行热胁迫处理，评估了其耐热性；然后利用GUS染色、亚细胞定位、RNA提取与基因表达分析、花粉活力分析、免疫沉淀-质谱、酵母双杂交、Co-IP、GST Pull-Down、RNA 测序、PME酶活性测定等实验技术，研究了基因功能和蛋白相互作用。

1）热胁迫诱导OsRHS转录，6 小时达到峰值，且蛋白稳定。该基因定位于细胞质，主要在颖壳和花药中表达，抽穗期表达量更高。

OsRHS 对热应激的响应、亚细胞定位及时空表达分析结果

2）过表达 OsRHS显著降低水稻耐热性，RNAi沉默或敲除该基因则增强耐热性，且不影响正常生长和产量。此外，OsRHS 负调控热胁迫下的花粉活力。

OsRHS 在水稻花期对热应激耐受性的负调控作用

本实验使用Ampha Z40花粉活力分析仪（瑞士Amphasys），对比发现 OsRHS 过表达植株花粉活力显著低于 ZH11 植株，敲除植株则显著高于 ZH11 植株，且非热胁迫下无显著差异。这一结果为 OsRHS 负向调控水稻花粉活力耐热性提供了直接证据，有助于深入理解 OsRHS 基因功能及其对水稻繁殖阶段的影响机制。

3）免疫沉淀-质谱筛选出与OsRHS 相互作用的热激蛋白 cHSP70-4，酵母双杂交、Co-IP和GST Pull-Down 实验证实二者直接相互作用，且热胁迫增强其结合。

OsRHS 与 cHSP70-4 相互作用

4）cHSP70-4过表达影响水稻育性，敲除cHSP70-4则显著增强水稻开花期耐热性，且能恢复OsRHS 表达植株的耐热性。

cHSP70-4 敲除对水稻花期热应激耐受性的影响

敲除cHSP70-4后OsRHS过表达植株耐热性的恢复

5）RNA 测序分析表明，OsRHS 过表达植株在热胁迫下多数差异表达基因下调，主要涉及蛋白激酶、果胶代谢和细胞壁相关过程。OsRHS 负调控 PME 基因表达和活性，影响细胞壁结构，进而影响水稻耐热性。

ZH11和OsRHS 转基因植株在热应激处理前后6个PME基因的表达模式和PME活性

本研究揭示了OsRHS通过与cHSP70-4相互作用负调控水稻花期耐热性，二者相互作用在热胁迫下增强。OsRHS 和cHSP70-4均为潜在的水稻花期耐热育种靶点，为水稻花期耐热分子机制研究和育种实践提供了重要参考 。

X Mao, H Yu, J Xue, et al. Relationships of Brassica Seed Physical Characteristics with Germination Performance and Plant Blindness[J]. Plant, Cell & Environment 2025, 48: 350-364. 

Ampha Z40花粉活力分析仪(IFC)通过整合微流控技术、电阻抗技术与流式细胞术，能够在微流体精确参考条件下，实现流动态花粉细胞的高通量、连续、无损阻抗检测，获得细胞活性、数量、浓度、大小等信息，可应用于花粉活性分析、花粉储存管理、DH育种、CMS不育状态检测、花粉倍性分析、花粉发育阶段鉴定、指导授粉、杂交育种、花粉育性恢复等多个方面。与传统染色镜检法和萌发法相比，具有非标记、多参数、低污染和检测速度快等显著优势，可大大减少时间消耗并降低成本，能够为农业生产及科研决策提供可靠的数据支撑。

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燕子来时新社，梨花落后清明。