近日，上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院張大兵教授團隊在植物學(xué)有名期刊The Plant Cell發(fā)表了題目為“AUXIN RESPONSE FACTOR 6 and 17 control the flag leaf angle in rice by regulating secondary cell wall biosynthesis of lamina joints”研究論文。此項工作系統(tǒng)地解析了生長素在水稻旗葉夾角調(diào)控過程中作用機制。本文的**作者是上海交通大學(xué)黃國強博士，通訊作者是上海交通大學(xué)張大兵教授，上海交通大學(xué)胡恒碩士、張姣博士、董樂博士、張鳳麗副教授、梁婉琪研究員參與了這項工作。同時該研究受到墨爾本大學(xué)、哥本哈根大學(xué)和阿德萊德大學(xué)的Allison van de Meene和Staffan Persson以及諾丁漢大學(xué)Malcolm Bennett的幫助。

旗葉是靠稻穗*近的*頂端葉片，旗葉角度是旗葉與垂直葉鞘之間的夾角，影響不同種植密度作物的光合能力，*終影響產(chǎn)量。前期研究表明生長素在旗葉夾角調(diào)控中起關(guān)鍵作用，但其中的細胞分子機制尚不明確。傳統(tǒng)觀點認為生長素通過調(diào)控細胞的延伸，進而控制植物的形態(tài)，例如根長、葉夾角、植物向地性以及向光性等等。本研究結(jié)合反向遺傳學(xué)、細胞生物學(xué)以及生物化學(xué)等技術(shù)，證實生長素通過調(diào)控旗葉節(jié)點厚壁組織次生細胞壁的合成，進而調(diào)控旗葉的角度 (圖1)。

該研究作者發(fā)現(xiàn)了兩個在水稻葉枕組織中高度表達的生長素響應(yīng)因子OsARF6和OsARF17相互作用，共同調(diào)節(jié)水稻的旗葉角度。功能缺失的雙突變體osarf6osarf17旗葉角度增大，雙突變體葉枕組織機械強度明顯減弱，厚壁細胞的次生細胞壁組成成分減少，導(dǎo)致密植條件下的作物旗葉角度增大以及谷物產(chǎn)量降低。作者進一步通過生化以及細胞生物學(xué)等手段，證實次生細胞壁的關(guān)鍵調(diào)控基因ILA1，作用于OsARF6和OsARF17的直接下游，ILA1的敲除突變體呈現(xiàn)和dm類似表型。根據(jù)以上結(jié)果，作者進一步提出了本文模型 (圖2)，即OsARF6和OsARF17通過調(diào)控下游基因ILA1的表達，調(diào)控旗葉節(jié)點厚壁細胞次生細胞壁的合成，進而調(diào)控旗葉夾角。該研究揭示了生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控次生細胞壁成分決定旗葉角度的機制，為水稻和其他谷物作物提供了育種目標(biāo)。(生物谷Bioon.com）