Plant Physiology|农学院段留生课题组揭示冠菌素介导油菜素内酯信号调控玉米节间伸长的分子机制

玉米是重要的粮食作物和饲用作物，提高种植密度以实现增产是满足其高需求量的有效措施。高密度种植加剧了群体内对光热、养分等资源的竞争，使玉米节间变得细长，植株发生倒伏风险增加，从而制约了玉米产量与品质的提升和机械化收获，缩短基部节间长度有助于提高玉米的抗倒伏能力。

近日，中国农业大学作物化控研究中心段留生/周于毅课题组在Plant Physiology发表题为"Jasmonate mimic modulates cell elongation by regulating antagonistic bHLH transcription factors via brassinosteroid signaling"的研究论文，揭示了植物激素茉莉酸类似物冠菌素（Coronatine, COR）通过介导油菜素内酯信号调控节间伸长的分子机制。冠菌素是由丁香假单胞菌产生的次级代谢产物，是植物激素茉莉酸的类似物，近年来多项研究表明冠菌素有提高植物抗逆性的作用，参与调控多种激素的信号通路。

该研究发现冠菌素抑制细胞壁合成相关基因Xyloglucan endortansglucosylase/hydrolase 1 (ZmXTH1)的表达，使节间薄壁细胞伸长受阻，从而缩短玉米节间。分子机理在于冠菌素介导的茉莉酸信号关键因子ZmMYC2-4/6与油菜素内酯信号关键因子Brassinazole resistant 1 (ZmBZR1)之间的互作解除了ZmBZR1对ILI1 binding bHLH protein 1(ZmIBH1)的转录抑制作用，ZmIBH1与 Basic helix–loop–helix 154 (ZmbHLH154)之间的互作抑制了ZmbHLH154对ZmXTH1的转录激活活性，进而负向调控玉米节间伸长。

综上所述，本研究阐明了在玉米节间伸长过程中茉莉酸与油菜素内酯之间相互拮抗的调控机制，为通过调控节间伸长来提高玉米的抗倒伏性提供了理论依据和技术支撑。

中国农业大学农学院博士研究生王兴为本文第一作者，中国农业大学农学院段留生教授和周于毅副教授为本文共同通讯作者，中国农业大学李召虎教授参与了该项研究。本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划课题等项目的资助与支持。
论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae217