株型是决定水稻产量的核心农艺性状之一。在水稻株型构建过程中，株高与分蘖角度的协调至关重要，二者共同决定植株的结构和空间分布，进而影响种植密度、群体光合效率及单位面积产量。SABRE家族是一类在真核生物中高度保守的蛋白，已有研究证实其在维持平面细胞极性和调控弥散性细胞扩张方面发挥关键作用，然而，该家族成员在植物三维器官形态构建中的具体作用机制仍有待阐明。
近日，实验室李双成教授和邹挺副教授团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“A SABRE family protein DITA1 regulates plant height and tiller angle in rice”的研究论文，揭示了水稻SABRE家族成员DITA1通过调节细胞骨架动态、平衡石介导的向重性以及生长素的不对称分布调控水稻株型。
为探究水稻株型调控机制，研究团队首先对重穗型恢复系R600的突变体库进行筛选，获得一个矮化且分蘖角增大的dita1突变体。该突变体节间和分蘖基部细胞形态异常。进一步研究发现DITA1编码定位于内质网的SABRE家族蛋白，其表达受重力刺激诱导，并在分蘖基部相对特异富集，暗示DITA1可能在水稻向重性反应与分蘖过程中发挥作用。生理学实验表明，dita1突变体存在三重缺陷：一是向重性响应减弱，具体表现为根尖与分蘖基部的重力感知能力下降；二是细胞骨架动态失衡，出现微管排列紊乱与肌动蛋白聚合异常；三是平衡石功能障碍，表现为淀粉体沉降速率降低且分布不均。转录组分析显示，DITA1的突变显著改变生长素合成(YUCCA家族)与不对称分布通路(OsHSFA2d-LAZY1-OsWOX6/11)基因的表达模式。进一步分析显示，dita1突变体的生长素含量和分布均表现异常。群体遗传分析显示，DITA1的Hap1和Hap2单倍型与粳稻紧凑分蘖角度显著相关，且该等位型可能在粳稻驯化过程中受到正向选择，揭示其在水稻株型改良中的潜在价值。
图1 DITA1调控水稻株高和分蘖角度
A–C:野生型(R600)和dita1突变体株型(A)，分蘖基部生长素分布(B)及平衡石沉降动力学分析(C)；D: DITA1编码区的自然变异分析；E: DITA1的单倍型间分蘖角度比较。
综上所述，该研究揭示了SABRE家族蛋白DITA1通过协调细胞骨架动态-平衡石向重性-生长素分布多条通路调控水稻株型的分子机制，为理解植物形态建成的调控网络提供新见解，同时为水稻株型改良提供新靶点。
实验室邹挺副教授和已毕业硕士梁晶(现为四川省农业科学院助理研究员)为该论文共同第一作者，实验室李双成教授和邹挺副教授为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金、四川省自然科学基金等项目资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1673852725002607?via%3Dihub
