通过基因工程方法利用OsbZIP01优化水稻耐性和产量。 在植物生物学中，转录因子（TF）的作用不容忽视，尤其是在调节植物特异性生长和发育过程中。 bZIP转录因子（TF）家族是这些调节因子中的重要一员，以其独特的结构域参与多种生物过程，从种子发育到植物的光形态发生。尽管这些转录因子在多个方面已被研究，但关于它们如何调节水稻的株高还有许多未知。 GA控制植物多个生长发育阶段，包括种子萌发、茎叶伸长及花的发育。GA生物合成的关键步骤包括多个酶促反应，如GA20氧化酶（GA20ox）和GA3氧化酶（GA3ox）。 在水稻中，所有GA生物合成基因的功能丧失突变已被鉴定，除GA13ox和GA20ox外，这些基因的无效突变体显示出明显的矮化表型。先前的研究显示，具有sd1等位基因的植物具有较短的下节间，这导致重心较低，增强了抗倒伏性。 转录因子（TF）在植物生长发育中起关键作用，通过与下游基因的元素结合调节GA生物合成。例如，OsNAC2作为株高的负调节因子，直接与水稻中OsEATB和KO2的启动子相互作用。 OsYABBY1和OsYABBY4通过与赤霉素20-氧化酶2（SD1）和GA3ox2（D18）基因的启动子区域结合参与GA生物合成的负调控。 OsWOX3A与OsKAO的启动子结合，参与GA生物合成途径的负反馈调节。APETALA2（AP2）/乙烯响应元素结合因子OsEATB通过下调编码GA生物合成酶的OsCPS2的转录，降低水稻植株高度。 bZIP转录因子（TF）以其包含两个结构特征的bZIP结构域而著称：DNA结合碱性区域和Leu拉链二聚化区域，这些结构域已证实可以调节多种植物特异性现象，如种子成熟和发芽、花诱导和发育以及光形态发生。 虽然bZIP TFs在植物生长发育中具有多种功能，但关于它们在调节水稻株高方面的功能，目前了解仍较少。研究显示，转基因水稻中OsbZIP48的过表达可以通过降低KO2基因的表达来显著降低株高。 尽管如此，目前关于通过“绿色革命”基因SD1的转录调控来微调植物结构的研究仍然有限。研究发现，OsbZIP01的过表达导致半矮化表型和发芽率降低，而外源GA3的应用可以恢复这些变化。 OsbZIP01能够直接与SD1基因的启动子结合，抑制其转录，从而揭示了OsbZIP01在调控GA代谢基因表达中影响植株生长的精细控制机制。 bZIP TF家族作为高等植物中最大的TF家族之一，在调节植物生长、发育、衰老以及对逆境反应方面发挥关键作用。 与野生型（WT）相比，OsbZIP01基因敲除突变体显示出更高的株高和更快的萌发率。OsbZIP01主要在叶片和叶鞘中表达，并且其蛋白质位于细胞核中，但不显示转录激活活性。在OsbZIP01过表达系中，SD1及其蛋白水平都低于WT中的表达水平。 此外，OsbZIP01可以直接与SD1启动子结合并抑制其转录。bzip01 sd1双突变体的株高表型位于sd1和bzip01单突变体之间，但比WT短，表明OsbZIP01可能部分作用于SD1的上游，并可能控制其他下游基因来调节株高。 OsbZIP01主要通过GA合成途径调节植株高度，因为外源GA3的应用可以恢复OsbZIP01过表达系的表型。 大多数bZIP TF可以激活下游基因的表达。例如，OsbZIP75和OsbZIP78通过与其启动子结合来增强OsDOG1L-3的表达。OsbZIP86可以直接与OsNCED3的启动子结合并正向调节其表达。OsbZIP81和OsbZIP84也显示出反式激活活性。 在本研究中，我们发现OsbZIP01没有转录激活活性。OsbZIP01的功能与OsbZIP12相似，后者也可以直接与SD1的启动子区域结合，抑制其转录并调节GA生物合 综上所述，通过本研究，我们不仅加深了对OsbZIP01在水稻株高调控中的作用的理解，还揭示了它在水稻耐淹性和根系发育中可能扮演的角色。 OsbZIP01的研究展示了转录因子如何通过复杂的分子机制影响作物的表型，提供了进一步利用这些机制以改良作物性状的可能性。未来的研究需要继续探索OsbZIP01及其相关途径的更多功能，以便更好地理解其在现代农业中的潜在应用，特别是在提高作物产量和适应性方面的贡献。