水稻是全球最重要的主粮作物，承载着超过半数人口的主食供给任务。分蘖是决定水稻产量的关键农艺性状，其发生与发育直接关系到单产水平。氨基酸及多胺作为氮素代谢的核心产物，其跨膜运输效率对水稻分蘖及产量形成具有重要调控作用。然而，L型氨基酸转运蛋白家族在水稻中如何介导氨基酸与多胺的协同运输，并通过该过程影响分蘖发生的分子机制，尚不明确。当前，在水稻高产育种与轻简栽培并重的背景下，氨基酸转运蛋白的调控网络解析仍不深入，制约了通过营养调控实现水稻产量提升的技术路径，成为水稻产业绿色高质量发展的基础科学瓶颈之一。

近期，贵州大学农学院/贵州省粮油作物优质高效增产全省重点实验室方中明教授课题组完成的题为“Amino acid transporter OsLAT1 negatively regulates tillering and yield by affecting amino acids and polyamines in rice”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。

该研究系统解析了OsLAT1的时空表达特征及其对分蘖的负向调控作用，揭示了氨基酸转运蛋白LAT亚家族成员影响水稻株型建成的调控机制，并为提高水稻产量提供了潜在的靶点。

本研究通过OsLAT1基因单倍型分析并构建过表达、CRISPR/Cas9基因敲除及启动子-GUS融合表达载体，转化粳稻中花11，结合水培控制试验（不同浓度精氨酸、丝氨酸、亚精胺和精胺处理）和田间试验，系统评估了OsLAT1对氨基酸/多胺转运、氮素分配、分蘖及产量的调控作用。采用qRT-PCR、GUS染色、氨基酸-FITC荧光标记、HPLC游离氨基酸测定及亚细胞定位等手段，解析了OsLAT1的表达特征、底物特异性及其对水稻生长的浓度依赖性调控机制。

OsLAT1负向调控水稻分蘖与产量

通过对533份水稻种质资源材料的遗传变异分析，发现OsLAT1基因启动子区域存在自然变异，其中Hap2单倍型水稻（主要为粳稻）中OsLAT1表达量最高，但分蘖数、单株重和产量均最低（图1）。进一步构建过表达和基因敲除株系验证表明，过表达OsLAT1显著抑制分蘖、减少二次枝梗数并降低籽粒产量，而敲除OsLAT1则表现相反。表明OsLAT1是水稻分蘖和产量的负向调控因子。

图1 OsLAT1表达的改变负向调控水稻分枝与产量

OsLAT1介导特定氨基酸及多胺的转运

组织表达和GUS染色显示，OsLAT1主要在叶片、基部组织和穗中表达，并定位于内质网（图2）。通过氨基酸-FITC标记实验证实，OsLAT1能够介导碱性氨基酸（精氨酸）和中性氨基酸（丝氨酸）的跨膜运输。此外，外源添加亚精胺和精胺可显著诱导OsLAT1表达，并促进过表达植株的腋芽伸长和生物量积累，表明OsLAT1也参与多胺的转运调控（图3）。 

图2 OsLAT1的表达模式和亚细胞定位

图3 外源氨基酸及多胺对OsLAT1表达的影响

OsLAT1对水稻生长的调控呈浓度依赖性

在水培条件下，低浓度（0.2–0.4 mmol/L）的精氨酸或丝氨酸可部分促进OsLAT1过表达植株的株高、生物量及腋芽伸长；而高浓度（≥0.8 mmol/L）则表现为抑制作用（图4）。相反，亚精胺和精胺在0–10 μmol/L范围内呈剂量依赖性地促进OsLAT1过表达植株生长，尤其在10 μmol/L时效果最显著。说明OsLAT1对不同氨基酸和多胺的响应具有浓度依赖性，进而精细调控水稻生长发育。

图4 不同浓度精氨酸对OsLAT1转基因株系生长、生物量及腋芽萌发的影响

贵州大学方中明教授为该论文的通讯作者，范昱博士和已毕业硕士生杨过为共同第一作者。所在水稻团队赵全志教授、郑常博士等也参与了研究。本研究得到了国家自然科学基金项目、贵州省科技计划项目、全省重点实验室项目等的支持。

Cite the article:

Yu Fan, Guo Yang, Cheng Liu, Weiting Huang, Quanzhi Zhao, Chang Zheng, Zhongming Fang. 2026. Amino acid transporter OsLAT1 negatively regulates tillering and yield by affecting amino acids and polyamines in rice. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.04.036

https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.04.036

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