根毛是从根表皮细胞分化而来的管状突起，是植物根系的重要组分。由于根毛的形成大大增加了根系的表面积，因此普遍认为根毛对植物获取土壤中的水分和磷素营养十分重要。在模式植物拟南芥中，根毛发育机理被广泛研究。根毛的形成受特定的转录因子模块控制，同时也受到多种植物激素（乙烯、生长素等）和信号分子（钙信号和活性氧等）的调节。相比之下，对作物根毛形成机制的研究较少。
近日，Plant Cell & Environment在线发表了赵方杰教授团队题为“The Respiratory Burst Oxidase Homologue OsRBOHE is crucial for root hair formation, drought resistance and tillering in rice”的研究论文。该研究揭示了水稻呼吸爆发氧化酶同源物OsRBOHE在水稻根毛形成、抗旱和分蘖中的重要作用，并揭示了水稻根毛在磷获取的局限性作用。
呼吸爆发氧化酶同源物（RBOH）在活性氧（ROS）的产生中发挥重要作用，并因此参与植物生长发育过程，影响植物的抗逆性。亚细胞定位结果显示，OsRBOHE蛋白定位在质膜上。进一步采用RNA-seq分析了野生型和三个 osrbohe株系根系的差异表达基因（DEGs），发现DEGs主要富集在应激反应、胞外区域、氧化还原酶活性、过氧化氢分解过程和细胞壁生物合成等类别中。在三个osrbohe 株系中，细胞壁生物合成途径的 DEGs均显下调，其中包括几个已知的控制根毛发育的基因，表明OsRBOHE通过影响细胞壁重塑以控制根毛形成。
为了评估根毛在水稻磷获取中的作用，设置了高、低磷土壤淹水和旱作四种处理。野生型和osrbohe株系在低磷土壤淹水或旱作条件下严重缺磷，生长受阻。osrbohe株系根毛发育和根鞘形成受阻，与土壤颗粒接触减少，导致其抗旱能力大幅度降低。
该研究揭示了OsRBOHE在根毛形成和分蘖中的作用及其对抗旱性、低磷土壤旱作条件下磷的获取和籽粒产量的影响。为后续探究OsRBOHE基因在水稻种质间的自然变异，进行水稻抗旱性和分蘖性遗传改良提供重要基础。
全文链接：https://doi.org/10.1111/pce.15114