一个新的BAHD家族酰基转移酶介导的植物矮化株型调控途径

植物矮化株型是一个在农业生产中有广泛应用价值的农艺性状。在前期工作中，我们在自创的拟南芥激活标签突变体库中筛选到一个具有矮化株型性状的显性突变体abs1-1D，并证明一个目前国际上尚未报道的BAHD家族酰基转移酶基因ABS1的过量表达是导致矮化表型的原因。在本项目中，为阐明ABS1基因参与植物矮化株型性状调控的分子机理，我们将开展三方面的工作：1. ABS1基因功能获得和功能缺失突变体的生物学表征研究； 2. ABS1基因的表达特性研究； 3. 获得abs1-1D矮化突变体的全基因组表达谱数据，在宏观水平上了解ABS1基因过量表达对拟南芥基因组表达的影响，为最终阐明该基因参与的生物化学途径及其调控植物矮化株型的分子途径提供基础。本项目的研究将为如何人工调控农作物株型提供新的理论依据和基因资源。

植物矮化株型是一个育种实践中广泛应用的重要农艺性状。包括植物株高在内的许多植物发育的重要性状受到复杂基因互作网络的调控，为发掘调控植物株型的新基因，我们利用拟南芥激活标签突变体库开展了显性植物发育突变体（abnormal shoot，abs mutants）的筛选。本项目主要对显性矮化突变体abs1-1D开展了进一步的深入研究。通过共分离分析，质粒挽救和表型重现，我们证实abs1-1D是激活标签插入导致编码BAHD家族酰基转移酶的基因ABS1/At4g15400表达激活的功能获得型突变体。在整体植株，细胞形态和基因表达变化等层次，abs1-1D突变体均表现出与植物激素油菜素内酯（Brassinosteroid, BR）缺乏或信号转导异常的突变体的典型特征。外源添加BR可以回复abs1-1D在光下和暗中的矮化表型，说明BR含量或活性降低很可能是abs1-1D植株矮化的原因。遗传互作分析表明，abs1-1D与BR缺陷突变体det2-1，组成型BR信号响应突变体bes1-D，光形态建成异常突变体phyB-1之间存在不同类型的遗传互作。同时，ABS1在外源BR处理或bes1-D背景中表达上调。利用基因芯片进行转录组分析表明abs1-1D中多个途径的基因表达与野生型相比发生显著改变，特别是BR合成相关基因均显著上调，而花青素合成途径中的多个基因都显著下调，在det2-1中也存在类似的基因表达变化。以上结果揭示BAHD家族基因ABS1参与植物激素BR合成和代谢的平衡。这些工作为BAHD家族基因的功能研究提供了新思路，进一步丰富了BR代谢调控的基因网络，为人工调控植物株型特别是植物细胞伸长提供了新的基因资源，相关工作发表于《Journal of Experimental Botany》。同时，我们继续开展了新的abs突变体筛选和研究工作，并为后续科研工作建立了良好的基础。