스포츠토토 어플揭示水稻根系发育调控新机制

作者：周浩     审稿：庄萍萍

近日，스포츠토토 어플在在线发表了题为“The rice OsCBL3-OsCIPK31 module regulates root development via abscisic acid and auxin signaling pathways”的研究论文。该研究通过解析OsCBL3-OsCIPK31模块的生物学功能，揭示该信号单元通过协调脱落酸（ABA）和生长素（IAA）信号通路调控水稻根系发育的分子机制。

水稻根系的高效发育是实现高产的重要基础，其形态建成直接影响植株固着能力与养分吸收效率，并进一步促进地上部分茎叶发育和产量形成。在模式植物拟南芥中，钙调磷酸酶B类蛋白CBL（Calcineurin B-like proteins）及其互作激酶CIPK（CBL-interacting protein kinases）通过形成CBL-CIPK复合体（如AtCIPK1/3/6等）响应钙离子信号，调控根系发育相关信号通路。然而，水稻（Oryza sativa L.）中OsCBLs家族基因对根系发育的调控机制尚未明确。

研究显示，ABA可显著诱导OsCBL3基因表达，其敲除突变体（osclb3）表现为初生根缩短、侧根数目减少（图1）。荧光双分子互补和亚细胞定位实验证实OsCBL3与OsCIPK31在细胞膜上存在互作，且后者敲除株系（oscipk31）呈现类似的根系发育缺陷。遗传互补实验表明，过表达OsCIPK31可有效恢复osclb3的根系表型，证实OsCBL3位于OsCIPK31上游（图1）。外源施加ABA抑制剂钨酸钠或IAA可部分恢复突变体表型，而ABA类似物与IAA抑制剂三碘苯甲酸则加重根系发育抑制，提示该模块通过ABA和IAA信号通路协同调控根系发育（图2）。进一步研究发现，OsCIPK31能够磷酸化OsCYP2蛋白——该蛋白是已知的IAA信号通路调控因子。值得注意的是，oscyp2突变体表现为主根显著缩短且完全丧失侧根发生能力，且该表型无法通过过表达OsCIPK31恢复，表明OsCYP2可能作为OsCIPK31的下游效应因子发挥作用（图3）。

该研究系统阐明OsCBL3-OsCIPK31信号模块在水稻根系发育中的核心作用。该模块通过磷酸化修饰下游靶蛋白OsCYP2，动态调控根系组织中ABA和IAA信号通路的互作网络，从而影响水稻根系形态建成。这一发现为水稻遗传改良提供了新的分子靶点。

图1 OsCBL3和OsCIPK31遗传敲除和过表达株系的根表型分析

图2 OsCBL3和OsCIPK31敲除株系受ABA、IAA及其抑制剂处理表型

图3 OsCIPK31l磷酸化OsCYP2，调控水稻根系发育

스포츠토토 어플博士生余世聪、郑书琴、宁静为本文的共同第一作者，吴先军教授、周浩教授为本文的共同通讯作者。该研究得到四川省重点研发计划项目（2021YFYZ0016）和西南作物基因资源挖掘与利用国家重点实验室项目（SKL-ZY202214，SKL-ZD202208）等资助。

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