研究揭示微丝调节水稻形态发育机制

中国农业科学院作物科学研究所作物功能基因组学创新团队发现，微丝结合蛋白Villin2（VLN2）通过调节微丝的动态变化，会影响细胞膨大、生长素极性运输以及水稻的生长发育。相关成果日前发表于《植物细胞》杂志。该所博士吴盛阳为论文第一作者，教授万建民为论文通讯作者。

微丝是一种细胞骨架，它通过动态变化调节众多细胞过程。研究表明，微丝会参与到细胞减数分裂、有丝分裂、囊泡和细胞器运动以及细胞生长等过程。尽管研究表明微丝可以影响植物形态和发育，但其中的机制尚不清楚。

万建民和南京农业大学、中科院植物所等合作研究发现，此次突变体几乎所有的组织形态都出现了改变，比如在幼苗期扭曲生长的根和茎、扭曲的叶片、穗型和皱缩的种子。细胞学分析表明，突变体中的细胞变小了，但细胞数目未明显变化；对突变基因的克隆表明，是VLN2（编码一个肌动蛋白结合蛋白）功能丧失导致突变表型。课题组通过体内和体外实验证明了VLN2具有剪切、成束和封盖微丝的功能。

此外，课题组从VLN2突变体对重力响应超敏感入手，发现了突变体根中生长素输出载体PIN2循环异常、生长素不对称分布等表型。这表明VLN2可能通过调节微丝影响PIN循环，继而影响生长素极性运输和分布，再影响到细胞膨大和器官异常。该研究为进一步阐明微丝与植物发育的机制研究奠定了基础，对水稻形态改良提供理论支持。