Plant Physiol | 华南农业大学研究团队揭示EPF/EPFL家族小肽参与调控水稻芒发育的机制

近日，华南农业大学青年教师金晶在Plant Physiology发表了题为“Small EPIDERMAL PATTERNING FACTOR-LIKE2 peptides regulate awn development in rice”的研究论文。该论文揭示了重要植物小肽激素家族（EPF/EPFL）成员调控水稻芒发育的分子机制。

小肽分子调控细胞间的信号，在生物的形成以及发育中发挥重要的作用。植物细胞间的相互交流也是通过大量的信号分子。最近的研究已揭示了植物小肽激素参与细胞与细胞间的短距离信息的沟通交流，从而调控植物生长、发育、抗逆等许多生命过程。其中，EPF/EPFL 家族基因所编码的小肽激素是植物中一类重要的小肽家族，参与调控气孔、颖花和芒的发育。然而，水稻EPF/EPFL家族的成员及其功能尚待鉴定。

芒是重要的驯化性状。Kasalath属于aus稻，其表现为长芒的特性。该研究以Kasalath为受体材料，利用CRISPR/Cas9技术，系统性探索了水稻中EPF/EPFL家族小肽成员在水稻芒发育上的功能。研究发现多个OsEPF/EPFL家族小肽成员缺失会影响芒的发育，其中OsEPFL2基因的突变会使得突变体表现为无芒或者极短芒，这意味着这一个家族小肽激素中多个成员参与调控芒的发育。与此同时，研究中还发现OsEPFL2通过促进细胞的分裂影响水稻粒长，具有一因多效性。对Kasalath和OsEPFL2突变体中细胞分裂素、生长素和赤霉素含量进行测定，发现在突变体的幼穗中细胞分裂、赤霉素和生长素含量显著降低。通过对比细胞分裂素、生长素和赤霉素生物合成及信号通路相关基因在Kasalath和OsEPFL2cas幼穗中的表达水平，推测OsEPFL2基因的表达可能影响细胞分裂素、生长素和赤霉素的含量，进而调控芒的发育。通过对不同水稻群体的分析表明，在水稻驯化过程中OsEPFL2基因受到了选择。该研究揭示了EPF/EPFL家族小肽在水稻生长发育过程中的潜在功能，为水稻驯化的分子机制提供了参考。

图1. OsEPF/EPFL家族基因的鉴定

华南农业大学青年教师金晶博士为论文通讯作者。华南农业大学硕士生熊露玲和黄英勇为论文共同第一作者。华南农业大学刘祖培副教授和广东省农业科学院水稻研究所李晨研究员、于航博士等参与此项工作。该研究得到国家自然科学基金和广东省自然科学基金的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiac278