水稻ARF家族调控叶夹角大小的分子机制研究

Auxin response factor (ARF) is one of important transcription factors in auxin signaling. ARF in dicot, Arabidopsis has been reported that participate in controlling various aspects of growth and development. However, the biological functions of ARF are unclear in monocot rice plant. In the project, through phenotype analysis, temporal and spiral expression of ARF, protein-protein interaction, Chromatin immunoprecipitation (ChIP) and ChiP-sequence methods， we investigate that the roles of ARF in regulating growth and development of rice, especially, at controlling leaf angle size and explore the network of ARF-mediated auxin and brassinosteroids (BR) signaling, using ARF mutants and over-expressing lines. Our research will provide the new evidence for constructing plant desired architecture and lay foundation for agricultural production of reasonably dense planting of rice.

生长素响应因子(auxin response factors，ARF)是生长素信号中重要的转录因子之一。在双子叶植物拟南芥中，ARF已被报道调控生长发育的各个方面。但在单子叶植物水稻中对其的生物学功能了解甚少。本项目以水稻ARF突变体及超表达株系为材料，通过表型分析、基因表达时空调控、蛋白互作、染色质免疫共沉淀（ChiP）、ChiP-sequence等方法，研究ARF在水稻器官生长发育尤其是叶夹角大小调控中的作用，探索ARF介导的生长素信号和油菜素内酯信号网络，为构筑水稻理想株型提供理论依据及为水稻合理密植农业生产实践奠定基础。

水稻是全球重要的粮食作物之一。随着经济迅猛发展，耕地面积逐年减少，稳定和提高水稻总产量主要依靠单产的提高。水稻合理密植，可以有效地利用光能，充分利用地力，是获得高产的关键。除受栽培条件影响，水稻品种特性是合理密植的基础。叶与茎的夹角（叶夹角）小的品种，剑叶挺拔，透光性能良好，可提高光能利用率而促进增产。由于叶夹角受多种激素包括生长素、油菜素内酯信号等调控，分子机制复杂，人们尚缺少对水稻调控叶夹角遗传规律的全面认识和深入了解，限制了其在育种中的应用。生长素响应因子(auxin response factors，ARF)是生长素信号中重要的转录因子之一。在双子叶植物拟南芥中，ARF已被报道调控生长发育的各个方面。但在单子叶植物水稻中对其的生物学功能了解甚少。本项目以水稻OsARF突变体及超表达株系为材料，通过表型分析、ChiP-seq,EMSA,RNA-seq等方法，研究OsARF在水稻叶夹角大小调控中的作用，阐明了OsARF与其下游OsBRI1、OsGH3-5及生长素转运蛋白OsAUX共同调控叶夹角大小；揭示了OsARF介导的生长素信号调控水稻叶夹角的分子网络；为构筑水稻理想株型提供理论依据及为水稻合理密植农业生产实践奠定基础。这些发现也为生长素和BR信号研究提供了新的视野，对改善单子叶植物的株型有重要意义。项目相关研究成果已分别发表在国际知名期刊Plant Journal 和Plant Cell& Environment.