中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所等發(fā)現(xiàn)乙烯和生長素途徑互作調(diào)控水稻根生長新機(jī)制

　　乙烯和生長素參與植物發(fā)育、應(yīng)激反應(yīng)和適應(yīng)性生長等生物學(xué)過程。吲哚-3-丙酮酸（IPyA）途徑是生長素合成的主要途徑。該途徑中，色氨酸轉(zhuǎn)氨酶TAA1先將色氨酸轉(zhuǎn)化為IPyA，之后黃素單加氧酶YUCCA進(jìn)一步催化IPyA轉(zhuǎn)化為IAA。

 

　　水稻是半水生單子葉作物。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所張勁松研究組通過對一個(gè)根特異的乙烯不敏感水稻突變體mhz10的研究發(fā)現(xiàn)，MHZ10基因編碼色氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶OsTAR2，在乙烯誘導(dǎo)的根部生長素合成中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。研究發(fā)現(xiàn)，空氣中，生長素途徑中的OsIAA21/31和OsEIL1互作，抑制OsEIL1對MHZ10/OsTAR2的轉(zhuǎn)錄激活；OsIAA21/31還可與OsEIL1-OsIAA1/9復(fù)合體互作，抑制該復(fù)合體的活性，水稻根維持正常生長。當(dāng)環(huán)境乙烯濃度較高時(shí)，乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)使OsEIL1蛋白積累，先引發(fā)少量生長素的積累；少量的生長素通過SCFOsTAR1/AFB2復(fù)合體介導(dǎo)抑制因子OsIAA21/31先降解，釋放OsEIL1和OsEIL1-OsIAA1/9復(fù)合體活性。OsEIL1單獨(dú)直接可激活MHZ10/OsTAR2的轉(zhuǎn)錄；OsIAA1/9與OsEIL1互作，通過招募組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶OsGCN5促進(jìn)組蛋白乙?；?，這進(jìn)一步促進(jìn)了OsEIL1對MHZ10/OsTAR2表達(dá)的激活作用，使根部生長素大量合成，從而抑制水稻根生長（如圖）。該研究揭示了乙烯與生長素途徑互作調(diào)控水稻根乙烯反應(yīng)的新機(jī)制，對水稻復(fù)雜性狀改良和提高適應(yīng)性具有重要意義。

 

　　8月16日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在The Plant Cell上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和植物基因組學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等的支持。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的科研人員參與研究。