遺傳發育所揭示油菜素內酯的功能機制

　　作為新發現的綠色環保型植物生長調節劑，油菜素內酯（Brassinosteroid，簡稱BR）是公認的活性最高的高效、廣譜、無毒的植物生長激素。BR能充分激發植物內在潛能，促進作物生長和增加作物產量，提高作物耐冷性，改善作物抗病、抗鹽能力，使作物的耐逆性增強等，因此,其在農業生產上獲得廣泛應用。然而有關BR在作物上的作用機制研究卻相對較少，特別是其調控多種重要農藝性狀的分子機制仍不清楚。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所植物基因組學國家重點實驗室儲成才研究組從2006年開始率先在水稻中開展BR的功能機制研究，先后克隆了DLT和GSK2等多個BR信號傳導途徑中的重要組分，并首次提出了以GSK2負調控子為核心的BR下游多條特異支路調控各種相關性狀的模型（Tong et al., Plant Journal, 2009； Tong et al., Journal of Genetics and Genomics, 2012； Tong et al., Plant Cell, 2012）。與此模型一致，最近，研究組通過大量突變體的功能分析發現，BR通過調節另一植物激素赤霉素（GA）的代謝來特異性地調控細胞伸長（Tong et al., Plant Cell, 2014）。生理濃度下，BR誘導GA合成基因的表達并抑制GA失活基因的表達，導致活性GA的積累，從而促進植物生長；外源較高濃度的BR反饋抑制自身合成，同時誘導GA失活基因的表達，導致活性GA水平下降，最終抑制植物生長。而GA途徑作為BR下游的支路途徑之一，會負反饋抑制上游BR反應，包括BR誘導的葉夾角變化。有趣的是，高濃度GA會利用BR信號組分幫助促進植物生長。

　　這一研究成果揭示了BR促進細胞伸長的分子機制，系統地詮釋了BR和GA兩種控制株高重要激素間的關系，解釋了長久以來一直縈繞在科學工作者心中的外源施加BR會抑制植物生長的困惑，并證明了多年前科學家推測的GA低敏反應途徑的存在，為利用BR提高作物產量提供了重要的理論支持。

　　該項研究成果已于11月4日在線發表在Plant Cell雜志（doi:10.1105/tpc.114.132092）上。儲成才研究組副研究員童紅寧博士及博士研究生肖云華為該論文的共同第一作者。研究得到了國家自然科學基金重大研究計劃“主要農作物產量性狀的遺傳網絡解析”重點項目、面上項目及植物基因組學國家重點實驗室的經費支持。