正常性种子（orthodox seeds）具有脱水耐性（desiccation tolerance, DT），能够耐受低至5%的极端含水量。这一关键生存性状使得种子能够在干燥条件下长期保存。种子脱水过程中DNA发生损伤这一现象已有报道，然而修复系统如何在其中发挥作用尚不清楚。

近日，北京林业大学生物科学与技术学院薛华教授团队在Plant, Cell & Environment在线发表了题为“Dual Roles of RAD23b and RAD4 on the Desiccation Tolerance of Germinated Seeds”的研究论文。该研究基于PEG诱导的萌发种子脱水耐性重建体系，揭示了核苷酸切除修复（nucleotide excision repair, NER）关键组分RAD23b与RAD4参与DNA修复与胚根发育转录调控的双重功能。

种子的脱水耐性在发育过程中逐渐获得，在萌发过程中逐渐丧失。研究团队首先采用PEG 6000对萌发种子进行预处理，能够将回干后种子的存活率由4%提升至93%，成功重建脱水耐性。彗星电泳与TUNEL荧光染色结果显示，PEG预处理显著减轻了脱水胁迫导致的DNA损伤；与此同时，NER通路多个核心基因被特异性激活，提示该通路可能参与脱水耐性重建过程。

表型分析发现，atrad23b突变体及BnRAD23b/BnRAD4转基因种子的脱水耐性均比野生型显著下降，提示RAD23b与RAD4可能发挥着经典DNA修复以外的功能。机制解析表明，无胁迫条件下，BnRAD4结合靶基因（BnNAC103、BnEMB1444、BnRRA1）启动子，并与BnRAD23b相互作用，协同发挥转录抑制作用。遭遇脱水胁迫时，复合体从靶基因启动子解离，从而解除对下游基因的抑制；同时，该复合体可能转位至DNA损伤位点参与核苷酸切除修复。

遗传分析证实，atnac103、atemb1444和atrra1单突变体脱水耐性降低，而atrad23b背景下的双突变体脱水耐性几乎完全丧失。基于这些证据，该研究提出了RAD23b与RAD4通过平衡基因组完整性与胚根生长调控脱水耐性的新模型。该成果不仅拓展了人们对种子脱水耐性机制的理解，也为抗逆改良提供了候选靶点。

北京林业大学薛华教授与已毕业博士彭龙副研究员为本文共同通讯作者。已毕业博士黄旭、在读博士生齐曼瑶、已毕业博士叶甜甜和硕士陈阳为文章共同第一作者。研究获林木遗传育种全国重点实验室基本科研业务费（TGBFRF202506）、北京林业大学“5·5工程”科研创新团队项目（BLRC2023C06）、国家自然科学基金（31971646）和北京市自然科学基金（6162020）资助。

  原文链接：https://doi.org/10.1111/pce.70867

作者：黄旭 齐曼瑶 薛华

审核：杜庆章