遗传所储成才《Plant Cell》发表植物生理新成果

　　

生物通报道：2014年11月4日，中科院遗传与发育生物学研究所、爱荷华州立大学、中科院微生物研究所和中国农科院等处的研究人员在国际植物学研究领域著名期刊《Plant Cell》发表了一项最新研究成果，题为“Brassinosteroid Regulates Cell Elongation by Modulating Gibberellin Metabolism in Rice”，这项研究结果揭示了BR和GA根据组织和激素水平而相互作用的一个以前未知的新机制，这大大推进了我们对于作物植物中激素作用的理解，似乎与拟南芥有所不同。因此，本研究为植物生长调节剂在农业的进一步应用以及未来的生物技术育种，提供了一定的基础。

本研究通讯作者是中科院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室和国家植物基因研究中心的储成才研究员。储成才研究员1988年毕业于安徽师范大学，1989年获中科院植物研究所硕士学位，1996年获德国Martin-Luther University博士学位，1997年进入德国Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK)进行博士后研究。1999年入选中国科学院“****”，引进国外杰出人才；2004年入选首批新世纪百千万人才工程国家级人选；2006年经国务院批准享受政府特殊津贴专家；2008年国家杰出青年基金获得者。储成才研究组主要以水稻为材料，开展农作物资源库互作和产量构成、种子休眠和萌发的分子机制研究，并利用分子手段实现对植物基因表达的精细调控和作物品种的分子设计改良。曾在Plant Cell、PNAS、New Phytol、Plant J等国际学术期刊发表论文多篇。

油菜素内酯（BR）和赤霉素（GA）是两种主要的激素，控制植物细胞的伸长。如果这两者当中的任何一个出现缺陷，都会导致植物的生长势降低和矮化。然而，它们之间的关系在水稻（Oryza sativa）中仍然是未知的。

在这项研究中，研究人员指出，在水稻中，BR可通过调整GA代谢，调节细胞的伸长。在生理条件下，BR可通过调节GA代谢基因的表达，促进GA积累，从而刺激细胞伸长。BR可大大诱导D18/GA3ox-2的表达，D18/GA3ox-2是其中一个GA生物合成基因，从而导致GA1（水稻幼苗中的生物活性GA）水平增加。

因此，d18和功能缺失GA信号突变体，都具有降低的BR敏感性。当应用过度活跃的BR时，激素主要通过上调GA失活基因GA2ox-3来诱导GA的失活，也抑制BR的生物合成，从而导致激素水平下降和生长受到抑制。作为一种反馈机制，GA可广泛地抑制BR生物合成和BR反应。GA处理可降低具有增强BR生物合成或信号的植物的增大叶夹角。

总而言之，这项研究结果揭示了BR和GA根据组织和激素水平而相互作用的一个以前未知的新机制，这大大推进了我们对于作物植物中激素作用的理解，似乎与拟南芥有所不同。因此，本研究为植物生长调节剂在农业的进一步应用以及未来的生物技术育种，提供了一定的基础。

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Brassinosteroid Regulates Cell Elongation by Modulating Gibberellin Metabolism in Rice
Abstract：Brassinosteroid (BR) and gibberellin (GA) are two predominant hormones regulating plant cell elongation. A defect in either of these leads to reduced plant growth and dwarfism. However, their relationship remains unknown in rice (Oryza sativa). Here, we demonstrated that BR regulates cell elongation by modulating GA metabolism in rice. Under physiological conditions, BR promotes GA accumulation by regulating the expression of GA metabolic genes to stimulate cell elongation. BR greatly induces the expression of D18/GA3ox-2, one of the GA biosynthetic genes, leading to increased GA1 levels, the bioactive GA in rice seedlings. Consequently, both d18 and loss-of-function GA-signaling mutants have decreased BR sensitivity. When excessive active BR is applied, the hormone mostly induces GA inactivation through upregulation of the GA inactivation gene GA2ox-3 and also represses BR biosynthesis, resulting in decreased hormone levels and growth inhibition. As a feedback mechanism, GA extensively inhibits BR biosynthesis and the BR response. GA treatment decreases the enlarged leaf angles in plants with enhanced BR biosynthesis or signaling. Our results revealed a previously unknown mechanism underlying BR and GA crosstalk depending on tissues and hormone levels, which greatly advances our understanding of hormone actions in crop plants and appears much different from that in Arabidopsis thaliana.