磷是植物生长发育不可或缺的大量营养元素，然而土壤中磷的有效性低，常成为限制作物产量的关键因素。在磷缺乏条件下，水稻表现出分蘖减少、叶片直立等株型变化，这一适应性反应有助于集中有限磷资源供给主茎和已有分蘖的生长与光能利用效率，但其背后的分子调控机制尚不明确。另一方面，油菜素内酯（BR）作为一类重要的植物激素，同样调控水稻叶片角度和分蘖数目。磷信号与BR信号之间如何交叉对话以协调株型建成，尚存许多未解之谜。

2025年9月25日，浙江大学生命科学学院毛传澡教授和莫肖蓉教授团队在植物学国际权威期刊《Molecular Plant》上在线发表了题为“The RL11-OsPUB77-OsBZR3 module mediates the crosstalk between phosphate starvation and brassinosteroid signaling pathways to shape rice shoot architecture”的研究论文。该研究首次揭示了一个由磷信号转录因子RLI1、E3泛素连接酶OsPUB77和BR信号转录因子OsBZR3构成的调控模块，系统阐释了磷缺乏通过调控BR信号通路影响水稻株型的分子机制。

研究团队发现磷缺乏条件下，磷信号相关转录因子RLI1的表达受到抑制，从而解除其对下游靶基因 OsPUB77 的转录抑制。OsPUB77 作为一种新型U-box家族E3泛素连接酶，在磷缺乏时大量积累，进而通过泛素化修饰降解BR信号通路中的关键转录因子 OsBZR3，从而抑制BR信号通路，导致水稻叶片更直立、分蘖减少。尤为重要的是，研究人员还发现激酶OsGSK2能够磷酸化OsPUB77，影响其在细胞核与细胞质之间的分布。在BR存在时，OsPUB77进入细胞核，降解核内的OsBZR3，防止BR信号过度激活；而在磷缺乏时，OsPUB77大量诱导表达，进一步加强对OsBZR3的降解，实现对株型的“精准调控”。

研究团队进一步分析了OsPUB77在籼稻和粳稻中的自然变异，发现其U-box结构域中一个单核苷酸多态性（SNP）导致第530位氨基酸由精氨酸（R530）变为异亮氨酸（I530）。功能实验表明，OsPUB77[R530] 具有更强的E2结合能力和泛素化活性，能更有效地降解OsBZR3，从而导致更直立的叶片角度。由于直立型叶片更有利于高密度种植和高产，这一发现为水稻理想株型育种提供了宝贵的基因资源和分子标记。

图1 OsPUB77调控水稻株型相应缺磷胁迫的工作模型

该研究不仅揭示了磷-BR信号交叉对话调控水稻株型的新机制，也为通过分子育种实现“理想株型”提供了理论依据与基因靶点。

浙江大学生命科学学院博士生王凯和严鹏为本文并列第一作者，毛传澡教授与莫肖蓉教授为共同通讯作者。课题受到国家重点研发计划(2021YFF1000400)，国家自然科学基金（32472028）和浙江省自然科学基金重点项目（LZ25C150003）的资助。