生长素与独角金内酯互作调控重力反应的分子机制

植物激素在植物的生长发育及对外界环境的适应过程中起到了非常重要的作用。其中，生长素的作用贯穿于植物的整个生长发育过程, 包括顶端优势，根茎的侧枝形成，细胞分裂、体积增大与分化、维管的分化、胚胎发生和植物的向性反应。植物体对重力的反应涉及到复杂的遗传、发育和信号转导过程，大量的研究表明生长素在重力反应过程中起着关键的作用，但其分子机理仍有待进一步的深入研究。我们对水稻重力反应缺陷突变体la1 的研究结果表明，LA1 是禾本科作物所特有的功能未知的蛋白，具有特异的时空表达模式，是水稻植株地上部分生长素运输的负调控因子。本项目将在前期研究的基础上，继续通过分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学等技术手段，从多个层面深入、系统地研究生长素与独角金内酯互作调控水稻植株地上部分重力反应及分蘖角度的分子机理。

作为世界上最重要的农作物之一，水稻产量对于世界粮食安全具有重要意义。分蘖角度是决定水稻株型的重要因素，分蘖角度过大或者过小均不利于群体产量的提高。因此，水稻分蘖角度的调控机理是发育生物学的重要研究内容之一，在育种实践中具有指导意义。散生突变体la1是影响水稻分蘖角度的主要突变体之一。前期我们通过遗传学筛选获得散生突变体la1的抑制突变体（suppressor of la1，sols），并进一步克隆和研究LA1抑制基因SOLs的功能。基因克隆结果显示SOL1基因是参与独角金内酯途径的基因，说明新的植物激素strigolactones不仅是控制分枝数目的激素，可能也参与了LA1介导的植物重力反应。. 本项目中我们继续研究独脚金内酯参与调控重力反应的机理。双突变体的表型分析结果显示d14、d17和d27可以部分恢复la1的分蘖角度和la1苗期的重力反应。我们进一步发现，d3、d10、d14、d17和d27突变体在苗期的重力反应较野生型增强；外施独角金内酯的人工活性类似物GR24可以降低植株的重力反应。生长素在重力反应中起关键作用。对幼苗进行重力刺激后，在幼苗基部沿重力方向的上下两侧OsIAA20的表达量存在差异；在sol1幼苗中重力刺激后OsIAA20在上下侧的表达差异增强，而GR24处理能够减弱重力刺激后OsIAA20在上下侧的表达差异，表明独角金内酯途径可能通过生长素途径参与重力反应的调控。进一步的生长素含量测定结果表明，独角金内酯途径可能通过影响生长素合成途径调控重力反应。上述研究结果进一步揭示了独角金内酯在控制植物株型方面的新作用，为阐释独脚金内酯的生物学功能提供了新线索。