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2021年11月20日，New Phytologist線上發表了中國農業科學院作物科學研究所孫加強和孔秀英研究員以及山東省農業科學院水稻研究所謝先芝研究員團隊合作完成的題為“Transcription factors PILs directly interact with SPLs and repress tillering/branching in plants”的研究論文。該研究報道了PIL家族轉錄因子直接與SPLs互作，並在抑制小麥、水稻和擬南芥分櫱/分枝方面發揮重要作用。
株高、分櫱數、分櫱角等結構是小麥、水稻等作物株型的重要決定因素之一，與產量密切相關。闡明影響株型的潛在機制是遺傳改良育種的主要目標之一。在水稻中，SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE14（OsSPL14）轉錄因子透過直接啟用BRANCHED1（OsTB1）表達來抑制分櫱。與此類似，該團隊之前發現小麥TaSPL3和TaSPL17透過啟用TaTB1表達來抑制分櫱；擬南芥SPL9和SPL15直接啟用TB1同源基因BRC1的表達，從而抑制分枝。
最初在擬南芥中鑑定發現的光敏色素互作因子PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORs（PIFs）家族在調控苗期光形態建成中發揮關鍵作用。PIFs透過與下游基因啟動子上的G-box（CACGTG）或E-box（CANNTG）基序結合來直接調控它們的表達。目前已在水稻中鑑定出PIF-LIKEs轉錄因子OsPIL11-OsPIL16，但尚不清楚它們的生物學功能。
本研究首先對小麥TaPIL1進行過表達表型分析發現，TaPIL1透過上調TaTB1表達來抑制小麥分櫱。酵母單雜、瞬時表達和ChIP-qPCR實驗結果表明，TaPIL1能夠啟用TaTB1轉錄。將TaPIL1與強轉錄抑制因子基序SRDX融合，結果發現TaPIL1-SRDX轉基因小麥分櫱數增加，並表現出矮化表型，說明TaPIL1的轉錄啟用活性對於其抑制分櫱功能至關重要（圖1）。基於前期研究發現TaSPL3/17直接啟用TaTB1轉錄來抑制小麥分櫱，本研究驗證顯示，TaPIL1可直接與TaSPL3/17互作。
圖1. TaPIL1的功能鑑定
進一步對水稻OsPIL11的功能進行鑑定發現，其過表達和功能缺失突變均分別減少或增加了水稻分櫱數，而這均是透過調控OsTB1表達實現的（圖2）。在擬南芥中，同樣證實PIF4與SPL9存在互作以抑制莖分枝。綜上說明，轉錄因子PIF/PILs與SPLs的互作在抑制小麥、水稻和擬南芥分櫱/分枝中具有保守特性。
圖2. OsPIL11透過促進OsTB1表達來抑制水稻分櫱
原文連結：
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17872
