JIA | 东北农业大学李文滨团队阐明Auxin/IAA稳态和浓度梯度形成机制，明确生长素梯度协调大豆主茎节间生长发育

主茎发育和农作物株型密切相关，多种激素通过调控细胞分化、伸长和成熟过程参与其中。Auxin/IAA通过浓度梯度、信号转导和代谢产物等途径调控植物主茎生长发育，进而和光照、温度等环境条件协调避免徒长倒伏，保持农作物高产稳产。但目前尚不清楚Auxin/IAA如何通过稳态和梯度调控大豆主茎发育提高抗倒伏性。

东北农业大学李文滨团队在Journal of Integrative Agriculture (JIA) 2020年第4期发表了题为“Concentration difference of auxin involved in stem development in soybean”的研究论文系统分析了这一问题。该研究阐明了Auxin/IAA稳态和浓度梯度形成机制，明确生长素梯度协调大豆主茎节间生长发育，为通过生长素代谢途径调控大豆茎秆荫蔽徒长提供了靶标基因和代谢物。

研究人员利用LC-MS/MS方法测定半矮秆大豆品种Charleston嫩茎的顶芽、节间细胞伸长区和成熟区的生长素浓度，利用靶向代谢组方法测定和IAA相关代谢物丰度，结合转录组测序分析生长素代谢相关基因表达变化，阐明吲哚乙酸（IAA）和吲哚乙酸甲酯（Me-IAA）浓度在顶芽和细胞伸长区及细胞成熟区呈差异分布，形成IAA浓度梯度。从色胺直接合成IAA、从吲哚-3-乙腈以及从IPA到IAA是依赖于色氨酸的三个主要IAA合成途径（如图）。进一步的代谢物分析结果表明类黄酮和苯丙素合成途径相关的代谢物和IAA浓度梯度变化规律相同或相反，表明这些代谢物促进或抑制IAA在大豆嫩茎的分布，与大豆嫩茎中的生长素稳态相关。这些结果说明，生长素在大豆幼苗主茎发育过程中的梯度和稳态形成机理，为深入理解大豆主茎发育及株高形成提供分子生物学证据，也为采用适当策略调控大豆的抗倒伏特性提供了理论依据。

大豆主茎IAA稳态和梯度形成示意图（a、b、c分别为顶芽、细胞伸长区和成熟区代谢物浓度）

东北农业大学农学院姜振峰博士为该文第一作者，东北农业大学李文滨教授和刘志华博士为共同通讯作者。该研究受到国家自然科学基金、农业部现代农业产业技术体系等项目的资助。