种子萌发和活力是影响作物生长发育的重要性状。棉花作为我国重要的经济作物，其种子萌发潜能和活力在棉花苗期长势、抗逆及后期生长发育中均发挥重要作用。但其关键调控因子和作用机理尚不清楚。

近期，中国农业科学院棉花研究所分子遗传改良团队完成的题为“Pectin methylesterase inhibitors GhPMEI53 and AtPMEI19 improve seed germination by modulating cell wall plasticity in cotton and Arabidopsis” 的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2024年10期正式发表。

该研究解析了棉花果胶甲酯酶抑制因子PMEI53及其同源基因AtPMEI19直接影响种胚表皮细胞的果胶甲酯化水平，从而改变了表皮细胞壁柔韧强度和影响了种子中激素信号，最终协同调控了种子的发育和萌发水平，负向调控种子大小和正向调控种子活力，为人工改良作物种子活力，提高产量提供了理论基础和技术支撑。

该研究通过棉花PMEI家族转录分析和转基因研究，发现GhPMEI53负调控种子大小，正调控种子萌发。进一步研究揭示其影响种子发育中表皮细胞的果胶去甲酯化，从而调控了种皮细胞壁硬度和胚根突破能力；同时还发现细胞内植物激素脱落酸和赤霉素信号也发生变化，表明GhPMEI53通过细胞壁柔韧度和细胞内激素信号的协同调控影响了种子发育和萌发。拟南芥同源基因AtPMEI19的研究表明其在植物种子萌发中发挥保守的作用机制。

PMEI53过表达影响了种子大小和萌发

PMEI53过表达影响了种胚细胞的果胶甲酯化水平和细胞壁柔韧性

PMEI53协调细胞壁强度和胞内激素信号调控种子萌发作用模式

棉花生物育种和综合利用全国重点实验室王智、李付广和彭军研究员为通讯作者。裴亚月硕士为第一作者。

该研究得到了中国农科院科技创新工程，海南省种业实验室“揭榜挂帅”项目和中国农科院南繁专项的资助。

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‍https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311924001084‍

Cite the article:Yayue Pei, Yakong Wang, Zhenzhen Wei, Ji Liu, Yonghui Li, Shuya Ma, Ye Wang, Fuguang Li, Jun Peng, Zhi Wang. 2024. Pectin methylesterase inhibitors GhPMEI53 and AtPMEI19 improve seed germination by modulating cell wall plasticity in cotton and Arabidopsis. Journal of Integrative Agriculture, 23(10): 3487-3505.

Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。