上海交通大学团队解析ABA调控作物根生长角度响应外界干旱的作用机制

摘要：上海交通大学生命科学技术学院黄国强课题组在Current Biology杂志在线发表了题为“ABA-auxin cascade regulates crop root angle in response to drought”的研究论文，揭示了作物激素ABA通

上海交通大学生命科学技术学院黄国强课题组在Current Biology杂志在线发表了题为“ABA-auxin cascade regulates crop root angle in response to drought”的研究论文，揭示了作物激素ABA通过促进生长素合成进而促进根系生长角度响应外界干旱的机制。上海交通大学生命科学技术学院黄国强长聘教轨副教授和诺丁汉大学的Rahul Bhosale为本文的共同通讯作者，上海交通大学在读博士熊雅丽为本文的第一作者，博士后宋晓云、孔秀珍，博士生余速航、李乔伊、迪力夏旦木·塔什买买提以及诺丁汉大学的Poonam Mehra和Malcolm Bennett参与了本项工作。

本研究发现在干旱条件下，水稻倾向于从分散型根系变为集中型根系，而ABA合成的突变体则无法响应干旱，进而始终呈现出分散型的根系，证实ABA在调控水稻根系角度中的重要作用。进一步的研究发现，ABA合成的突变体具有向地性缺陷型的表型。通过测量水稻根系生长素含量以及观察生长素响应元件DR5的荧光信号，发现ABA合成突变体内部生长素含量显著减少，根表皮细胞的生长素信号显著降低。同时，定量和启动子荧光信号观察的结果显示，ABA可以促进生长素合成关键基因YUC8和MHZ10的表达，因此猜测生长素位于ABA信号下游发挥作用。此外，利用生长素类似物NAA处理可回复ABA合成突变体的向地性缺陷型表型，而利用ABA无法回补MHZ10的突变体呈现根向地性缺陷型表型，验证了ABA可以通过促进生长素合成来调控根的向地性机制。最后，利用玉米的ABA合成突变体vp5验证了这种调控机制在单子叶作物中的保守性。

综上所述，本研究首次揭示了ABA-生长素信号调控网络在调控水稻、玉米的根系生长角度响应外界干旱中的重要功能。这与之前在拟南芥中发现的ABA在皮层中感知水分梯度，促进根系向水性的机制不同，本研究发现ABA能够介导根表皮细胞中的生长素信号，促进作物的向地性过程，协助作物形成集中型根系，汲取土壤深层的水分。这项研究为开发作物根系依赖的抗旱调节剂，增强作物的抗逆性，提高作物产量提供了重要理论基础。