遗传发育所发现水稻中乙烯通过ABA途径调控根生长

目前乙烯信号转导研究主要集中在拟南芥等双子叶植物，人们对单子叶植物中乙烯信号传递及其作用机制还知之甚少。

中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室张劲松课题组和陈受宜课题组根据水稻黄化苗乙烯反应建立了一个快速高效的突变体筛选体系，并利用该体系分离鉴定了一系列水稻乙烯反应突变体mhz。其中mhz4呈现根顿感而胚芽鞘过敏感的乙烯反应表型（如图）。图位克隆发现MHZ4 编码OsABA4蛋白，可能参与调控脱落酸（ABA）合成途径中紫黄质向新黄质的转化。MHZ4 突变造成ABA缺失因而导致其乙烯反应异常；MHZ4 过表达水稻幼苗呈现与突变体完全相反的乙烯反应表型。遗传学、植物生理和分子生物学研究证明，在水稻根中，MHZ4 介导的ABA途径作用于乙烯信号通路下游，乙烯信号上调MHZ4 表达并特异地促进根中ABA的积累从而抑制根的伸长生长。该发现与拟南芥中报道的乙烯抑制根伸长不需要ABA的作用完全不同。在胚芽鞘中，MHZ4 介导的ABA途径作用于乙烯信号通路上游，至少通过抑制OsEIN2 的转录来负调控胚芽鞘乙烯反应。此外，mhz4 突变也影响了水稻的多个农艺性状，包括高位分蘖和节上不定根的发生等。这项研究首次揭示了水稻中乙烯通过ABA途径来调控根系生长，为探究乙烯信号对水稻等作物重要生长发育过程的调控机制提供了新线索。

工作人员马彪博士和博士生阴翠翠是该论文的共同第一作者。该研究结果于10月16日在线发表于PLoS Genet 10(10): e1004701. doi:10.1371/journal.pgen.1004701。相关研究得到国家自然基金和“973”计划等资助。

水稻乙烯反应突变体mhz4的乙烯反应表型及剂量反应分析。A，对照（WT）及突变体(mhz4)黄化苗的乙烯反应表型比较。B，根的乙烯反应比较。C，胚芽鞘的乙烯反应比较。