近日，生物技术研究所作物高光效功能基因组创新团队研究发现GRAS家族转录因子OsSHR1/2通过影响生长素分布来调控水稻小脉发生与分化的分子途径，为在C3水稻中有效组装C4解剖学结构提供新的基因资源和理论基础。相关研究成果发表于国际著名期刊《植物细胞（The Plant Cell）》上。

玉米、高粱等C4作物叶片具有“花环结构”和生化途径，其光合效率、生物量、粮食产量、水分和氮素利用效率显著高于水稻、小麦等C3作物。小脉是“花环结构”的组织中心，小脉变密与叶肉细胞/维管束鞘细胞的特殊排列模式是C3植物向C4植物进化的第一个关键步骤。多年来科学家一直试图揭示这个特殊结构形成的分子机制，但由于调控机制复杂，进展较为缓慢。

本研究发现转录因子OsSHR1/2与OsIDD12/13形成复合体，并结合到基因OsPIN5c上，形成SHR-IDD-PIN分子模块开关调控基因OsPIN5c的表达，影响水稻叶脉生长素的分配，从而控制其小脉密度和细胞特殊排列模式，在水稻中创制类似C4的解剖学结构，为C4水稻创制进程迈出关键一步。

生物所博士生刘启明、滕守振和邓晨为该论文的共同第一作者，路铁刚研究员、孙学辉副研究员和Thomas P. Brutnell教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2022YFF1001700）和中国农业科学院科技创新工程（2020YFE0202300）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koad125

图注：SHR/IDD/PIN模块调控C3和C4小脉发育