近日，中國科學院合肥物質院智能所離子束作物種質創制及利用團隊利用離子束創制的水稻分蘗角增大突變體ita1，解析了LPA1-ITA1-BRXL4分子模塊調控水稻分蘗角形成的新機制。研究成果以題為“The LPA1-ITA1-BRXL4?module regulates shoot gravitropism and tiller angle in rice”在線發表于植物科學領域Top期刊Plant Communications上。

水稻株型是決定作物產量潛力和適應性的關鍵農藝性狀，其中分蘗角是影響群體結構、光能利用效率和種植密度的重要因素。盡管近年來已有多個調控分蘗角的基因被報道，但其上游轉錄調控網絡及與重力感應、激素分布之間的分子聯系仍不清晰。系統解析分蘗角形成的分子機制，對于構建理想株型和推進水稻分子設計育種具有重要意義。

研究團隊利用重離子束誘變技術篩選獲得了一個分蘗角顯著增大的水稻突變體ita1。通過圖位克隆和遺傳互補分析，發現該突變體中ITA1基因啟動子區域發生740?bp缺失，導致ITA1表達顯著上調，從而引起分蘗角增大（圖1）。進一步遺傳學與轉基因實驗表明，ITA1編碼一個MYB家族轉錄因子，是水稻分蘗角形成的正調控因子。分子機制研究發現，ITA1通過直接激活BRXL4的表達，調控重力響應相關信號通路。已有研究表明，BRXL4可影響LAZY1的亞細胞定位，從而調控生長素的極性運輸和不對稱分布。團隊通過生長素運輸實驗和重力響應分析發現，ita1突變體中生長素不對稱分布受到破壞，導致向地性響應減弱，從而形成較大的分蘗角。此外，ITA1還影響多種生長素響應和發育相關基因（如 OsIAA20、WOX6和WOX11）的表達，進一步揭示了其在調控生長素信號與分蘗角形成中的關鍵作用。進一步研究表明，ITA1的上游調控因子為IDD家族轉錄因子LPA1。LPA1可直接結合ITA1啟動子并抑制其表達，從而形成LPA1-ITA1-BRXL4級聯調控模塊（圖2）。遺傳分析顯示，LPA1與ITA1在分蘗角調控中具有明確的上下游關系。

該研究不僅深化了對水稻分蘗角和重力響應分子機制的認識，也為理想株型構建和水稻分子設計育種提供了新的基因資源和調控模塊。LPA1-ITA1-BRXL4分子模塊的發現，為精準調控水稻株型、提高群體產量潛力提供了重要理論基礎和應用前景。

本研究得到國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會、安徽省重點研發計劃等項目的資助。智能所方成博士研究生、程維民副研究員、已畢業的博士研究生姜鴻瑞（現為中國水稻所助理研究員）、中國科學院遺傳發育所趙丹琳博士研究生為論文共同第一作者，葉亞峰副研究員和中國科學院遺傳發育所傅向東院士和吳昆研究員為共同通訊作者。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2026.101743

圖1 ita1突變體表型分析

圖2 LPA1-ITA1-BRXL4?模塊調控水稻分蘗角分子機制模型