株型是决定水稻产量的重要因素，而叶夹角是其中重要的农艺性状之一。直立叶适宜密植，可减少植株间的相互遮蔽，增加光合效率，提高作物产量。叶夹角的大小主要由叶枕控制，叶枕发育过程中的细胞分裂和伸长能导致叶片倾角的改变。细胞分裂素（cytokinin,CK）是调控农作物形态生理和产量的重要激素之一，与干细胞分裂、穗发育、株型、氮肥利用、环境胁迫等均密切相关，但在调控水稻叶枕发育和叶夹角大小中的作用仍然未知。
年8月29日，浙江师范大学生化学院张可伟教授课题组在PlantPhysiology在线发表了题为“CytokininsRegulateRiceLaminaJointDevelopmentandLeafAngle”的研究论文，揭示了细胞分裂素参与调控水稻叶枕发育和叶夹角大小的机制。
细胞分裂素在叶夹角形成中的作用尚不清楚，为了揭示细胞分裂素在水稻叶夹角形成中的调控作用，研究者首先利用CRISPR-Cas9基因编辑技术创制的水稻10个细胞分裂素氧化酶突变体（osckx1-11）进行表型分析，发现osckx3突变体的叶角变小，而过表达株系(OsCKX3-OE)的叶角增大（图1）。
图1.OsCKX3敲除突变体和过表达株系的叶夹角表型鉴定
组织切片显示，osckx3和OsCKX3-OE株系叶片倾角变化是由于叶枕细胞和维管束不对称增殖所致。qRT-PCR、启动子融合的GUS表达和亚细胞定位分析表明OsCKX3在叶枕中高量表达，OsCKX3-GFP融合蛋白定位于内质网（ER）。体外重组OsCKX3蛋白对反式（trans-Zeatin，tZ）和异戊烯基腺嘌呤(isopentenyladenine，iP)表现出较强的偏好性，但是对其他形式的细胞分裂素没有催化活性。与此相对应叶枕处的激素测定结果显示，tZ和iP在osckx3突变体中增加，但在OsCKX3过表达株系中减少。qRT-PCR结果显示细胞分裂相关基因CYCU4;1在osckx3突变体中表达增加，但在OsCKX3过表达株系中减少。说明细胞分裂素正向调控水稻叶枕中CYCU4;1基因的表达，从而负调控叶夹角（图2）。前人研究表明CYCU4;1受油菜素内酯（BR）信号负调控。因此，我们推测BR和细胞分裂素可能通过CYCU4;1节点拮抗调控叶夹角大小。BR信号缺陷突变体能显著减小叶夹角，与此同时也及降低了株高和籽粒大小。有意思的是osckx3的叶夹角变小，但是株高不变，其一次枝梗数、籽粒大小、千粒重和剑叶大小均有所增加。
综上所述，该研究揭示敲除OsCKX3基因能提高叶枕处的细胞分裂素水平从而负调控叶夹角，进一步表明细胞分裂素代谢途径在作物改良上具有巨大潜力。
图2.OsCKX3介导CK稳态调控水稻叶枕发育和叶夹角的示意图模型。
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