近日，中国科学院合肥物质院智能所离子束作物种质创制及利用团队在水稻株型调控分子机制研究方面取得重要进展。研究成果以题为“The LPA1-ITA1-BRXL4 module regulates shoot gravitropism and tiller angle in rice”在线发表于植物科学领域Top期刊Plant Communications上。
水稻株型是决定作物产量潜力和适应性的关键农艺性状，其中分蘖角是影响群体结构、光能利用效率和种植密度的重要因素。尽管近年来已有多个调控分蘖角的基因被报道，但其上游转录调控网络及与重力感应、激素分布之间的分子联系仍不清晰。系统解析分蘖角形成的分子机制，对于构建理想株型和推进水稻分子设计育种具有重要意义。
研究团队利用重离子束诱变技术筛选获得了一个分蘖角显著增大的水稻突变体ita1。通过图位克隆和遗传互补分析，发现该突变体中ITA1基因启动子区域发生740 bp缺失，导致ITA1表达显著上调，从而引起分蘖角增大（图1）。进一步遗传学与转基因实验表明，ITA1编码一个MYB家族转录因子，是水稻分蘖角形成的正调控因子。分子机制研究发现，ITA1通过直接激活BRXL4的表达，调控重力响应相关信号通路。已有研究表明，BRXL4可影响LAZY1的亚细胞定位，从而调控生长素的极性运输和不对称分布。团队通过生长素运输实验和重力响应分析发现，ita1突变体中生长素不对称分布受到破坏，导致向地性响应减弱，从而形成较大的分蘖角。此外，ITA1还影响多种生长素响应和发育相关基因（如 OsIAA20、WOX6和WOX11）的表达，进一步揭示了其在调控生长素信号与分蘖角形成中的关键作用。进一步研究表明，ITA1的上游调控因子为IDD家族转录因子LPA1。LPA1可直接结合ITA1启动子并抑制其表达，从而形成LPA1-ITA1-BRXL4级联调控模块（图2）。遗传分析显示，LPA1与ITA1在分蘖角调控中具有明确的上下游关系。
该研究不仅深化了对水稻分蘖角和重力响应分子机制的认识，也为理想株型构建和水稻分子设计育种提供了新的基因资源和调控模块。LPA1-ITA1-BRXL4分子模块的发现，为精准调控水稻株型、提高群体产量潜力提供了重要理论基础和应用前景。
本研究得到国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、安徽省重点研发计划等项目的资助。智能所方成博士研究生、程维民副研究员、已毕业的博士研究生姜鸿瑞（现为中国水稻所助理研究员）、中国科学院遗传发育所赵丹琳博士研究生为论文共同第一作者，叶亚峰副研究员和中国科学院遗传发育所傅向东院士和吴昆研究员为共同通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2026.101743
图1 ita1突变体表型分析
图2 LPA1-ITA1-BRXL4 模块调控水稻分蘖角分子机制模型
