Plant Cell | 生长素在水稻旗叶夹角中的作用

Huang et al.近期在The Plant Cell发表题为AUXIN RESPONSE FACTORS 6 and 17 control the flag leaf angle in rice by regulating secondary cell wall biosynthesis of lamino joints的论文，研究了生长素在旗叶夹角调控方面的作用。

研究背景：旗叶是水稻茎上最靠近产谷穗的顶部叶子。旗叶在为发育中的谷粒提供能量方面有重要作用；对旗叶光合作用的任何影响会对谷粒生产率产生巨大效应。在稻田中，单位面积的总产量取决于最大限度地提高植物密度，因此优选具有直立旗叶的作物品系；这些植物可更紧密地种植在一起，而不会影响每株植物的谷物产量。旗叶与主茎的夹角主要由连接旗叶与茎的叶节（lamina joint）的形状和结构决定。叶节内的细胞组织状态维持着旗叶的直立状态，因此叶节两侧适当的细胞伸长、机械组织的发育、以及细胞壁的组成，都会影响旗叶的夹角。

核心问题：我们想知道，生长素作为一种已知的参与一系列发育途径的植物激素，是否以及如何调节水稻的旗叶夹角。我们主要通过观测生长素响应因子OsARF6和OsARF17的表达来进行研究。

研究发现：我们发现OsARF6和OsARF17基因在旗叶叶节中均高度表达。OsARF6和OsARF17功能丧失的基因敲除突变体表现出较大的旗叶夹角，并被发现次生细胞壁异常。在密集种植条件下，敲除突变体的产量降低。我们鉴定到第三个基因ILA1，它控制水稻的次生细胞壁生物合成。OsARF6和OsARF17以独立和协同的方式直接激活ILA1的表达。我们因而揭示了一个控制旗叶夹角的通路。

研究展望：微调这个OsARF6/OsARF17->ILA1生长素信号通路可以更好地控制优良水稻品种的旗叶夹角，从而实现更大的种植密度，进而提高产量。了解这一新通路为水稻育种者和将来的深入研究提供了有前途的新靶标。