赤霉素作为一种广泛存在的植物激素调控了诸多植物生长发育过程。在上世纪60年代，半矮杆水稻和小麦品种的推广引发了全球性的绿色革命，解决了人口和粮食供求矛盾而引起的可能饥荒问题，而这场革命的幕后英雄正是赤霉素。研究发现赤霉素合成或者是信号通路的输出的阻断能够降低植物株高从而产生 “矮杆，高产”的优良农艺性状。除了调控茎秆的伸长，近几年的研究表明，赤霉素及其信号通路还调控植物分蘖、侧根发育、光合作用、主根生长、抗逆性等一系列重要农艺性状。然而，赤霉素调节主根生长的机理目前仍不清楚。
近日，上海师范大学生命科学学院黄继荣课题组在国际知名学术期刊 Molecular Plant 在线发表了题为 A Crucial Role of GA-Regulated Flavonol Biosynthesis in Root Growth of Arabidopsis 的研究论文，揭示了赤霉素通过介导次生代谢产物黄酮醇的合成途径参与调控拟南芥主根生长的分子机理。
赤霉素合成突变体 ga1-3 表现为主根伸长变短，该研究发现 ga1-3 突变体中的黄酮醇含量升高，说明赤霉素负向调控黄酮醇合成途径。进一步的遗传分析表明，这种调控依赖于赤霉素信号途径中的 DELLA 蛋白。一系列生化实验发现，DELLA 蛋白能够和黄酮醇合成途径中的转录因子 MYB12/MYB111 互作，并且促进 MYB12 和下游靶标基因启动子的结合从而激活黄酮醇合成途径的基因表达。myb12 蛋白缺失能够部分回复 ga1-3 的根短表型。进一步的研究表明黄酮醇的合成降低了根尖生长素的浓度。
有趣的是，某些环境胁迫如缺磷能促进黄酮醇的合成，而 myb12/myb111 双突变体表现为对缺磷条件的不敏感，暗示 MYB12/MYB111 参与的黄酮醇合成途径参与了植物对于逆境环境的响应，这为将来的农业应用奠定了理论基础。
A proposed model to show a role of GA-regulated flavonol biosynthesis in root growth.
该论文第一作者谭慧娟是中国科学院上海植物生理生态研究所的博士研究生，通讯作者是上海师范大学生科院的黄继荣教授。本工作受到国家自然科学基金与国家科技部973计划的资助。