葉片是水稻植株的重要組成部分，是進(jìn)行光合作用的主要場所。改善水稻葉形能夠增大葉面積指數(shù)和提升葉片光合效率，為穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)提供可靠的保障。水稻育種實(shí)踐中，高產(chǎn)品種特別是雜交水稻的株型緊湊，葉源量大，單葉面積大，但往往導(dǎo)致葉片披垂、群體透光度下降、群體光合量減少等，成為阻礙高產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。研究發(fā)現(xiàn)，水稻葉片內(nèi)卷直立同時劍葉角度減小，增大受光面積，減小陽光反射率，增加透光度，提高群體的光合生產(chǎn)量，減少植株的發(fā)病率。控制葉傾角形成的因素復(fù)雜，植物激素特別是油菜素甾醇（BR）和生長素在葉傾角發(fā)育中具有重要調(diào)節(jié)作用，但是對這兩類激素如何協(xié)同調(diào)控葉傾角形成的分子機(jī)理仍缺乏深入解析。

 

　　近日，上海市現(xiàn)代種業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心薛紅衛(wèi)課題組在The Crop Journal在線發(fā)表了題為“Rice OsIAA6 interacts with OsARF1 and regulates leaf inclination”的研究論文，揭示了OsIAA6通過 OsIAA6-OsARF1模塊抑制生長素信號并參與水稻葉傾角調(diào)控。同時OsIAA6作為OsBZR1的下游靶基因參與了BR信號調(diào)控的葉傾角形成，為解析生長素和BR協(xié)同調(diào)控葉傾角發(fā)育提供了重要線索。

 

　　研究者通過篩選水稻T-DNA插入突變體庫，獲得了一個對生長素不敏感、葉傾角增大的突變體arr1，細(xì)胞學(xué)分析表明突變體葉傾角增大是由于葉枕部位近軸面細(xì)胞伸長增強(qiáng)引起的。遺傳分析表明arr1表型是由于T-DNA插入在OsIAA6基因的啟動子區(qū)域，導(dǎo)致OsIAA6基因表達(dá)上調(diào)。在利用高通量接合型酵母雙雜交系統(tǒng)構(gòu)建了水稻Aux/IAA 蛋白家族與ARF 蛋白家族的相互作用網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)OsIAA6可與多個OsARF蛋白互作。進(jìn)一步的遺傳實(shí)驗(yàn)證明，在arr1/iaa6-D突變體中過表達(dá)OsARF1能恢復(fù)突變體葉傾角增大的表型。此外，iaa6-D突變體中BR信號也發(fā)生了改變，凝膠阻滯實(shí)驗(yàn)證實(shí)OsBZR1可以直接結(jié)合OsIAA6基因啟動子區(qū)域，表明OsIAA6也參與了BR信號調(diào)控的葉傾角形成。

 

　　該研究證明了OsIAA6-OsARF1作為功能性模塊參與調(diào)控水稻葉傾角，為特定組合IAA-ARF的功能闡明提供了線索，也有助于了解生長素和BR協(xié)同調(diào)控葉傾角形成的機(jī)制。

 

　　該課題組邢梅青副研究員和中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王偉博士為該論文共同第一作者，薛紅衛(wèi)教授為通訊作者，中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心方興博士參與了研究工作。該研究得到了國家“萬人計劃”科技領(lǐng)軍人才項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cj.2022.02.010