王学路课题组水稻株型发育研究取得重要进展

（文|生科院通讯员 盛柯）2015年7月17 日，《细胞》（Cell）子刊《发育细胞》（Developmental Cell，近5年IF=11.983）发表了我校生命科学技术学院王学路教授课题组的最新研究成果:“Brassinosteroid signaling regulates leaf erectness in Oryza sativa via the control of a specific U-type cyclin and cell proliferation”。该研究成果首次揭示了植物激素油菜素甾醇调控禾本科作物叶直立性发育的细胞和分子机制。论文通讯作者为王学路教授，该研究团队的孙世勇研究员为第一作者。

叶片直立性是塑造作物理想株型进而提高产量的重要农艺性状。植物激素油菜素甾醇（Brassinosteroids, BRs）在调控水稻等作物的叶片直立性方面具有显著而独特的作用。改变BR信号可以使水稻株型紧凑适宜密植，从而提高产量达30%以上。人们长期以来在寻求BR调控禾本科作物叶片直立性发育的细胞和分子机制，但一直没有答案。

该研究通过对外源BR处理、BR相关的突变体和BR信号通路组分的转基因水稻进行叶枕部位的系统组织切片和显微观察，发现BR信号调控的叶片直立性与叶枕远轴面主维管束外侧的厚壁细胞层数密切相关。当BR缺失或信号受阻时叶片直立主要是由叶枕处远轴面主维管束外侧的厚壁细胞层数增加所导致；而BR信号放大时茎叶夹角变大主要是由叶枕近轴面薄壁细胞伸长和远轴面的厚壁细胞层数减少共同调控；从对叶枕和叶片基因特异表达芯片分析中，鉴定到在叶枕处特异表达的新基因-一类植物特有的功能未知的细胞周期蛋白CYC U4;1，通过对CYC U4;1转基因株系的细胞学和遗传分析，揭示了这个新基因通过直接促进叶枕远轴面厚壁细胞增殖来调控叶片直立性发育的机制。进一步遗传、分子和生化实验，系统揭示BR信号组分BES1和BIN2分别在转录水平和蛋白活性上调控CYC U4;1来调控水稻叶片直立性发育。

研究人员介绍说，该研究不仅揭示了长久以来人们苦苦寻求的BR调控叶片直立性发育的细胞和分子机制，也揭示了植物促进生长激素油菜素甾醇虽然促进细胞伸长，而且在特意组织抑制细胞分裂的全新而深入的机制，具有重要的理论意义；同时，这项研究也为改良禾本科作物的株型进而提高产量提供了新基因和新策略。文章评审专家评论指出：“该研究是关于生长发育调控的前沿工作，它揭示了植物激素油菜素甾醇协同细胞周期最终调控生长发育的完美机制。（Thus, this paper is at the forefront of growth control and presents a beautiful case of how plant hormones, namely Brassinosteroids interact with the cell proliferation。）”

文章链接: http://www.cell.com/developmental-cell/abstract/S1534-5807%2815%2900355-X

（审核人：兰涵旗）