万建民院士团队揭示OsSHI1整合多种植物激素途径，协同调控水稻生长及耐逆的分子机制

植物的生长发育由遗传因子与环境因素共同决定，其中基因表达调控及激素交互作用途径尤为重要，植物激素能精确调控特定的生化过程，优化能量分配，从而高效平衡植物各项生命活动。因此，深入研究激素对植物生长及耐逆的调控机理具有重要意义。
 

近日，万建民院士团队国际著名期刊The Plant Cell在线发表了题为“The transcriptional hub SHORT INTERNODES1 integrates hormone signals to orchestrate rice growth and development”的论文，系统阐明了转录因子OsSHI1作为一个关键调控枢纽，通过整合多种植物激素途径，进而协同调控水稻生长及耐逆的分子机制。
 

研究人员前期鉴定了一个新的水稻株型发育突变体shi1（short internode1），并克隆了调控基因OsSHI1。本研究发现shi1突变体具有多种典型的与植物激素相关的表型变异：如根部发育迟缓、重力响应及对生长素（auxin）敏感性降低等，株型紧凑、籽粒变小及对油菜素内酯（BR）不敏感等，种子萌发降低、耐逆性增强及对脱落酸（ABA）高度敏感等。激素含量测定结果表明，shi1突变体中auxin及BR前体物质的含量显著降低。Auxin及BR合成相关基因如OsYUCCAs和D11以及ABA信号调控基因OsNAC2在shi1突变体中均显著下调。酵母单杂交、ChIP-qPCR及EMSA等实验证实OsSHI1可直接结合上述基因的启动子并激活其表达。此外，OsSHI1的表达也受植物激素调控，如auxin及ABA促进而BR则抑制OsSHI1的表达。OsSHI1启动子区存在多种激素途径相关转录因子如ARF、ZIP及LIC等的结合位点，这些转录因子可直接结合OsSHI1的启动子，进而调控其表达，且OsSHI1也可直接抑制自身基因的转录活性。
 

综上，OsSHI1通过整合多种植物激素的信号转导与生物合成的反馈作用，协同调控水稻生长及耐逆过程，这些结果对植物株型及耐逆性改良具有重要指导意义。
 

OsSHI1调控水稻生长及耐逆的分子机制
 

段二超博士后、王益华教授及中国农业科学院林启冰研究员为本文共同第一作者，万建民院士为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金、中国博士后基金、中央高校基本科研业务费及江苏省农业自主创新等项目的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koad130