細胞分裂素是植物中五大激素之一，在植物的生長發(fā)育中起著非常重要的作用。2005年日本科學家首先發(fā)現(xiàn)了許多高產水稻品種中一個編碼細胞分裂素氧化酶/脫氫酶基因OsCKX2的突變，造成細胞分裂素在花序分生組織中的特異性累積，導致大穗的表型，最終導致水稻產量的大幅度提高。
根是植物吸收水分和營養(yǎng)物質的器官，對提高植物產量和抵御干旱等非生物脅迫具有非常大的決定性作用。中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所植物基因組學國家重點實驗室儲成才課題組通過大規(guī)模篩選水稻T-DNA插入突變體庫，獲得一個水稻根數(shù)目顯著增加突變體，分子生物學及遺傳學研究表明，該表型是由于編碼另外一個細胞分裂素氧化酶/脫氫酶基因OsCKX4的激活而導致。OsCKX4受植物激素細胞分裂素和生長素的快速誘導，并在主根及冠根起始部位有較高表達。進一步研究發(fā)現(xiàn)，OsCKX4通過整合植物細胞分裂素和生長素兩種激素信號途徑調控冠根起始。與OsCKX2在地上部分調控水稻穗粒數(shù)相對應，該項工作揭示細胞分裂素氧化酶不僅對水稻穗發(fā)育有重要作用，通過不同的細胞分裂素氧化酶對植物地下根器官的發(fā)生也有很大的決定作用。這項研究成果不僅大大豐富了人們對細胞分裂素這一經典的植物激素在植物生長發(fā)育上的理解，也為水稻及其它植物通過“根工程”改良營養(yǎng)吸收及非生物脅迫耐受性提供了非常有潛力的靶標基因和思路。
該研究成果于5月7日在線發(fā)表于Plant Physiology 雜志。儲成才課題組博士后高少培和副研究員方軍為該文章的共同第一作者。該項研究得到了科技部、自然科學基金委和中科院的資助。
