研究揭示小肽激素在水稻芒发育中的潜在功能

在国家自然科学基金和广东省自然科学基金的资助下，华南农业大学农学院、广东省植物分子育种重点实验室青年教师金晶研究揭示植物EPF/EPFL家族小肽激素在水稻芒发育中的潜在功能。相关研究近日发表于Plant Physiology。

多肽分子调控细胞间的信号，在生物的形成以及发育中发挥重要的作用。植物细胞间的相互交流也是通过大量的信号分子。最近的研究已揭示了植物多肽激素参与细胞与细胞间的短距离信息的沟通交流，从而调控植物生长、发育、抗逆等许多生命过程。其中，EPF/EPFL家族基因所编码的多肽激素是植物中一类重要的多肽家族，参与调控气孔、颖花和芒的发育。然而，水稻EPF/EPFL家族的成员及其功能尚待鉴定。

芒是禾本科作物中重要的驯化性状。Kasalath属于aus稻，其表现为长芒的特性。该研究以Kasalath为受体材料，利用CRISPR/Cas9技术，系统性探索了水稻中EPF/EPFL家族小肽成员在水稻芒发育上的功能。研究发现多个OsEPF/EPFL家族小肽成员缺失会影响芒的发育，其中OsEPFL2基因的突变会使得突变体表现为无芒或者极短芒，这意味着这一个家族小肽激素中多个成员参与调控芒的发育。与此同时，研究中还发现OsEPFL2通过促进细胞的分裂影响水稻粒长，具有一因多效性。

对Kasalath和OsEPFL2突变体中细胞分裂素、生长素和赤霉素含量进行测定，发现在突变体的幼穗中细胞分裂、赤霉素和生长素含量显著降低。通过对比细胞分裂素、生长素和赤霉素生物合成及信号通路相关基因在Kasalath和OsEPFL2cas幼穗中的表达水平，推测OsEPFL2基因的表达可能影响细胞分裂素、生长素和赤霉素的含量，进而调控芒的发育。通过对不同水稻群体的分析表明，在水稻驯化过程中OsEPFL2基因受到了选择。该研究为水稻驯化的分子机制提供了参考。

金晶博士为该论文通讯作者，在读硕士生熊露玲、黄英勇为共同第一作者。农学院副教授刘祖培和广东省农业科学院水稻研究所李晨研究员、于航博士等参与此项工作。

相关论文信息：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac278