目前人們對水稻(Rice)中乙烯信號途徑及類胡蘿卜素合成途徑的調控還知之甚少。中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所張勁松和陳受宜研究組分離鑒定了一系列的水稻(Rice)乙烯反應突變體并對其中的mhz5進行了深入研究。mhz5呈現(xiàn)胚芽鞘過敏感而根鈍感的表型。圖位克隆發(fā)現(xiàn)MHZ5編碼類胡蘿卜素異構酶。MHZ5突變造成獨腳金內酯與ABA缺失及乙烯合成增加;MHZ5過表達水稻(Rice)黃化苗呈現(xiàn)與mhz5相反的乙烯反應。遺傳學、分子生物學及植物生理學研究表明，類胡蘿卜素異構酶途徑的阻斷影響水稻(Rice)黃化苗乙烯反應;而mhz5突變體的乙烯反應異常表型與獨腳金內酯的缺失無關;在根中，乙烯通過誘導類胡蘿卜素異構酶基因表達、新黃質與ABA的合成從而抑制根的生長，類胡蘿卜素異構酶/MHZ5介導的ABA途徑作用于乙烯信號途徑的下游，這與擬南芥(Arabidopsis thaliana)中報道的乙烯抑制根生長不依賴于ABA的作用是完全不同的;在胚芽鞘中，類胡蘿卜素異構酶/MHZ5介導的ABA途徑作用于乙烯信號途徑的上游，且通過抑制OsEIN2的轉錄來負調控胚芽鞘乙烯反應(圖1)。另外，類胡蘿卜素異構酶/MHZ5的功能缺失還影響了水稻(Rice)的分蘗、穗型、種子大小和根的生長等多個農藝性狀。

這項研究成果首次揭示了乙烯調控水稻(Rice)中類胡蘿卜素的合成且揭示了水稻(Rice)中乙烯與ABA互作并差異調控根和胚芽鞘生長的新機制，為研究類胡蘿卜素合成的調控及乙烯對水稻(Rice)等作物重要生長發(fā)育過程的調控機理提供了新線索。博士生陰翠翠和工作人員馬彪是該論文的共同第一作者。該研究結果于4月3日在線發(fā)表于The Plant Cell(doi: 10.1105/tpc.15.00080)。該項研究得到國家自然科學基金和“973”計劃等項目的資助。

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