万建民院士团队揭示水稻协调生长发育与耐逆机制

 

近日，中国农业科学院作物科学研究所万建民院士团队与南京农业大学水稻所合作，解析了OsSHI1作为一个转录调控中枢，通过整合多种植物激素途径，进而协调水稻生长及耐逆的分子机制。相关研究成果在线发表于《植物细胞（The Plant Cell）》上。

植物协调生长发育与环境胁迫适应（耐逆）的能力对植物生存至关重要，该能力受复杂的基因表达转录调控网络及激素交互作用所控制。目前关于植物如何精确调控生长发育与耐逆的分子机制仍然不清楚。深入研究植物生长及耐逆的协同调控机理，对提高作物环境适应能力，保障粮食安全具有重要指导意义。

OsSHI1协调水稻生长及耐逆的分子机制

在前期研究中，该团队通过一个水稻株型发育突变体shi1（short internode1）克隆了水稻株型发育调控基因OsSHI1，并初步阐明其通过影响IPA1转录活性进而控制水稻分蘖及穗分枝的分子机制。该研究进一步发现，shi1突变体表现出对生长素敏感性降低、对油菜素内酯不敏感以及对脱落酸高度敏感等激素表型。生化研究发现，OsSHI1可以直接调控生长素、油菜素内酯合成相关基因如OsYUCCAs和D11以及脱落酸信号调控基因OsNAC2表达，最终实现对三类激素信号的调控。反之，上述激素也可通过其关键响应因子如ARF、bZIP及LIC等来调控OsSHI1的表达。此外，OsSHI1也可直接抑制自身编码基因的转录。研究结果表明，OsSHI1作为一个转录调节中枢，通过整合多种植物激素的生物合成与信号转导以及它们之间的反馈调节，最终协调水稻生长及耐逆过程。该研究为协同改良农作物株型及耐逆性提供了重要基因资源和理论依据。