根系是植物吸收水分和养分以及介导植物-微生物互作并将植物固定在土壤的重要器官，根系构型也是作物重要的农艺性状。高等植物根系构型表现出丰富的多样性如双子叶植物拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 具有直根系，由主根反复分枝产生众多侧根组成；而谷类作物水稻 (Oryza sativa) 的根系是由茎节和根节上发生的大量冠根（不定根）组成的须根系，这种根系构型使得半水生的水稻在遭遇洪水或者养分缺乏时更好地适应逆境环境。冠根的发生和发育过程受到植物激素信号复杂严格的协同调控。生长素促进冠根的发生，而细胞分裂素则抑制冠根的发生，但激素间协同调控冠根发育的机制仍不清楚。

RAC/ROPS (Rho Of Plants) 是植物多功能的主要分子开关，广泛控制着生长、发育、对各种环境刺激的响应以及细胞极性建立过程。RopGEF(鸟嘌呤核苷酸交换因子)是植物RAC/ROP GTPases 调节蛋白，它促进非活化的RAC/ROP与GTP结合，激活RAC/ROP与效应蛋白相互作用，进一步启动下游信号转导。植物中 RopGEF和RAC/ROP介导多个激素信号通路如脱落酸和生长素的信号通路，然而，RopGEF-RAC/ROP分子模块如何调控细胞分裂素信号转导，从而控制水稻冠根发育的机制尚不清楚。

近日，华南农业大学生命科学学院陶利珍教授课题组在The Plant Cell杂志在线发表题为The RAC/ROP GTPase Activator OsRopGEF10 functions in crown root development by regulating cytokinin signaling in rice的研究论文，揭示了小G蛋白OsRopGEF7-OsRAC3模块调控水稻冠根发育的分子机制。

该研究首次发现了OsRopGEF10-OsRAC3分子模块在水稻冠根发育中起着至关重要的作用。OsRopGEF10和OsRAC3与细胞分裂素信号的重要组分—组氨酸磷酸转移蛋白OsAHPs直接相互作用，生长素激活OsRAC3，活化的OsRAC3将OsAHPs招募到细胞膜上，阻止OsAHPs在细胞核和细胞质之间的穿梭，从而抑制了细胞分裂素信号，促进了冠根原基的起始。OsRopGEF10-OsRAC3-OsAHPs模块介导了细胞分裂素信号的级联输出反应。该研究揭示了小G蛋白RAC/ROP作为抑制因子，通过AHPs蛋白介导的细胞分裂素途径参与水稻冠根的发育。该研究为谷类作物中特异性的冠根器官发生的分子基础提供了新的见解。

华南农业大学生命科学学院刘慧丽副研究员和已毕业博士研究生黄家庆为共同第一作者，陶利珍教授为通讯作者。该项工作得到“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目和国家自然科学基金项目的资助。