近日，植物学著名期刊The Plant Cell在线发表了西南大学农学与生物科技学院何光华教授团队题为“The APC/CTAD1-WIDE LEAF 1-NARROW LEAF 1”的研究论文，深度解析了The APC/CTAD1-WIDE LEAF 1-NARROW LEAF 1调控通路参与水稻叶宽发育的新机制，对水稻分子遗传改良具有重要的指导意义。
水稻新品种培育的主要目标是提高产量，两次“绿色革命”和超级稻育种实践表明，对叶片形态进行改良，可使水稻充分利用生境下的光能和养分来使其生长健壮，协调产量三要素，进而提高产量，是实现我国水稻高产、稳产，解决粮食安全问题的有效途径。
该研究分离鉴定了一个水稻隐性宽叶突变体wl1(wide leaf 1)。通过图位克隆的方法鉴定了WL1编码C2H2锌指转录因子，是一个新的DST (DROUGHT AND SALT TOLERANCE)等位基因。以往的研究表明，DST基因参与调控水稻耐旱性、耐盐性以及每穗粒数的发育（Cui et al. 2015；Guo et al. 2020；Han et al. 2022；Huang et al. 2009；Li et al. 2013；Wu et al. 2015），然而，DST调控叶片宽度的分子机制仍不清楚。
该团队通过遗传学、细胞学与分子生物学等手段发现，WL1能与APC/C泛素E3连接酶的共激活子TAD1互作，并且作为底物，被APC/CTAD1复合体通过泛素-26S蛋白酶体途径降解。此外，WL1通过与水稻TPR类转录共抑制子结合，进一步招募组蛋白去乙酰化酶HDAC去抑制窄叶基因NAL1的表达，从而调控叶片的宽度。
综上所述，该研究一方面揭示了APC/CTAD1-WL1-NAL1通路调控水稻叶宽的新机制，另一方面也完善了水稻叶片发育调控网络，并为改善水稻叶型提供了新的思路。
博士生游静，硕士生肖文文和周悦为论文共同第一作者，张婷副教授和何光华教授为论文共同通讯作者。感谢中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士和李传友教授分别赠送tad1突变体种子和nal1、dst突变体种子。该项研究得到了重庆市自然科学基金创新研究群体项目，重庆英才优秀科学家项目，中央高校基本科研业务费和国家自然科学基金的资助。
张婷，西南大学农学与生物科技学院水稻研究所，副教授。先后主持国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目。一直从事水稻侧生器官形态建成研究，围绕资源挖掘、重要基因克隆、分子机制解析和分子育种利用持续开展工作。近五年解析了水稻侧生小花发育的分子机制，为水稻高产育种提供一条新的途径（PNAS，2017，第一作者；The Plant Cell，2020，共同一作）；解析了水稻叶片和颖壳等侧生器官形态建成的分子机制，为水稻分子遗传改良提供新基因和新资源（New Phytologist，2021，第一作者；Journal of Experimental Botany，2018，第一作者）。
论文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koac232
参考文献：Cui, L. G., Shan, J. X., Shi, M., Gao, J. P., & Lin, H. X. (2015). DCA1 Acts as a Transcriptional Co-activator of DST and Contributes to Drought and Salt Tolerance in Rice. PLoS genetics, 11(10), e1005617.
Guo, T., Lu, Z. Q., Shan, J. X., Ye, W. W., Dong, N. Q., & Lin, H. X. (2020). ERECTA1 Acts Upstream of the OsMKKK10-OsMKK4-OsMPK6 Cascade to Control Spikelet Number by Regulating Cytokinin Metabolism in Rice. The Plant cell, 32(9), 2763–2779.
Han, M. L., Lv, Q. Y., Zhang, J., Wang, T., Zhang, C. X., Tan, R. J., Wang, Y. L., Zhong, L. Y., Gao, Y. Q., Chao, Z. F., Li, Q. Q., Chen, G. Y., Shi, Z., Lin, H. X., & Chao, D. Y. (2022). Decreasing nitrogen assimilation under drought stress by suppressing DST-mediated activation of Nitrate Reductase 1.2 in rice. Molecular plant, 15(1), 167–178.
Huang, X. Y., Chao, D. Y., Gao, J. P., Zhu, M. Z., Shi, M., & Lin, H. X. (2009). A previously unknown zinc finger protein, DST, regulates drought and salt tolerance in rice via stomatal aperture control. Genes & development, 23(15), 1805–1817.Li, S., Zhao, B., Yuan, D., Duan, M., Qian, Q., Tang, L., Wang, B., Liu, X., Zhang, J., Wang, J., Sun, J., Liu, Z., Feng, Y. Q., Yuan, L., & Li, C. (2013). Rice zinc finger protein DST enhances grain production through controlling Gn1a/OsCKX2 expression. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 110(8), 3167–3172.
Wu, F., Sheng, P., Tan, J., Chen, X., Lu, G., Ma, W., Heng, Y., Lin, Q., Zhu, S., Wang, J., Wang, J., Guo, X., Zhang, X., Lei, C., & Wan, J. (2015). Plasma membrane receptor-like kinase leaf panicle 2 acts downstream of the DROUGHT AND SALT TOLERANCE transcription factor to regulate drought sensitivity in rice. Journal of experimental botany, 66(1), 271–281.
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