近日，Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了生命科学学院王永红教授课题组及其合作团队的研究论文"LAZY5 acts in a LAZY1-independent pathway to regulate rice tiller angle"。该研究成功鉴定到一个协同调控水稻分蘖角度和分蘖数的关键基因LAZY5（LA5），并揭示了该基因通过不依赖于LA1的新途径调控水稻茎的生长素侧向运输进而调控重力反应和分蘖角度的分子机制。这一重要发现不仅丰富了水稻株型建成的调控网络，完善了相关理论体系，更为水稻高产育种提供了宝贵的基因资源，对作物株型遗传改良具有重要的理论指导意义和应用价值。近年来，王永红团队在水稻分蘖角度研究领域取得了一系列重要研究进展，系统解析了水稻分蘖角度遗传调控网络。
水稻分蘖角度是指最外侧分蘖与垂直线之间的夹角，是决定水稻株型的重要农艺性状之一，直接影响水稻种植密度和光能利用效率，进而影响产量。研究表明，茎的重力反应是调控水稻分蘖角度的核心生物学过程。其中，生长素侧向运输（LAT）在介导重力信号转导和株型塑造中发挥关键作用。LA1作为首个被克隆的水稻分蘖角度基因，其功能缺失会导致生长素分布紊乱和茎重力反应显著减弱。近年来，多个研究团队鉴定了一系列依赖于LA1途径调控分蘖角度的关键基因，然而，la1突变体茎仍保留部分重力反应能力，暗示存在未知的LA1非依赖调控新途径，但长期以来缺乏直接遗传证据。生命科学学院王永红课题组及其合作团队的最新研究填补了这一空白。他们鉴定到一个协同调控分蘖角度和分蘖数的关键基因LA5，该基因编码ABCG亚家族转运蛋白，可通过与生长素转运蛋白OsPIN3t互作调控生长素侧向运输，进而影响茎的重力反应和分蘖角度。尤为重要的是，该研究首次揭示LA5通过独立于LA1的新途径调控水稻分蘖角度，为完善水稻株型调控网络提供了关键遗传证据（图1）。这一发现不仅深化了对分蘖角度分子机制的理解，更为协同改良分蘖角度和分蘖数、提高水稻产量提供了新的基因资源和育种策略。通过构建单倍型网络进一步发现，HC2与HC3之间存在明显的遗传分化，并以HC1作为祖先单倍型形成过渡，提示LA5在驯化过程中经历了选择驱动的单倍型分化。表型-基因型关联分析揭示，携带HC2单倍型的材料具有显著大于HC3的分蘖角，表明LA5的自然变异与株型表型存在明确的相关性。这一研究为理解水稻株型性状的驯化历史提供了新的分子证据。该研究突破了长期以来对LA1单一遗传通路的认知，绘制了更完整的水稻株型调控网络。本研究为通过精准调控LA5表达来平衡分蘖角度与分蘖数的高产育种提供了新策略。
图1.LA5调控水稻侧向生长素运输和分蘖角度新途径的工作模型
生命科学学院王文广副教授、崖州湾国家实验室桑大军青年科学家、山东农业工程学院李鹏教授为该论文的共同第一作者；王永红教授、李家洋院士和薛红卫教授为该研究工作共同通讯作者。研究工作得到了生物育种-国家科技重大专项，国家自然科学基金和山东省“泰山学者”人才工程等项目的支持。
编 辑：万 千
审 核：贾 波
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