水稻（Oryza sativa L.）既是重要的粮食作物，又是重要的单子叶模式植物。根系在水稻生长发育中扮演重要角色，与地上部株型、种子大小、产量等诸多农艺性状密切相关。目前，已经鉴定了多个参与水稻主根、不定根、侧根以及根毛发育的转录因子，但根系发育的调控网络仍需进一步阐明。
　　在植物生长发育过程中，WUSCHEL（WUS）相关的同源异型盒（WUSCHEL-related homeobox，WOX）转录因子家族发挥重要调控作用，且特异性在植物中表达。作为WOX家族现代支中的一员，虽有研究表明OsWOX4调控茎顶端分生组织以及叶的生长发育，但其在根系发育中的功能尚未报道。本文通过遗传转化，获得OsWOX4的RNA干扰株系（OsWOX4-RNAi）以及过表达株系（OsWOX4-OE），以上述转基因株系为研究材料，研究了OsWOX4在水稻主根发育中的生物学功能以及调控机制。主要研究结果如下：
　　①分析了OsWOX4在水稻各组织器官中的时空表达模式及对激素和非生物胁迫的响应，并研究了其蛋白的亚细胞定位。荧光定量PCR（qPCR）分析表明，OsWOX4在水稻各个发育阶段均有表达，且在年幼的茎、根、种子中表达量较高；OsWOX4也受外源生长素IAA、2,4-D、NAA以及细胞分裂素的诱导上调表达，同时受非生物胁迫信号如NaCl、甲基紫精（methyl viologen，MV）、干旱等诱导上调表达。亚细胞定位试验结果表明：OsWOX4定位在细胞核，表明它是一个核转录因子。
　　②获得OsWOX4的干扰株系OsWOX4-RNAi以及过表达株系OsWOX4-OE，研究OsWOX4在水稻主根伸长中的功能。与野生型（DJ）相比，OsWOX4-RNAi主根长度显著增加，而OsWOX4-OE的主根长度显著减小；通过微流控系统结合显微镜观察，发现OsWOX4-RNAi主根的生长速率显著高于野生型植株。
　　③OsWOX4通过调控主根根尖分生区长度以及成熟区细胞长度来调控主根伸长。与野生型相比，OsWOX4-RNAi植株主根分生区长度显著增加，其成熟区表皮细胞长度也显著增加，调控细胞分裂的基因OsCYCB1;1和静止中心特异表达基因QHB的转录水平升高；而OsWOX4-OE植株则相反。
　　④OsWOX4调控主根中生长素的合成和运输。与野生型相比，内源生长素含量在OsWOX4-OE植株中显著减少；OsWOX4-OE的主根生长发育缺陷可由外源NAA、IAA、2,4-D弥补；根的向重力性试验表明，OsWOX4-RNAi植株主根的向重力性强于野生型，暗示OsWOX4转基因植株根系中生长素极性运输发生改变；同时OsWOX4影响了生长素合成和运输基因的表达。
　　⑤OsWOX4通过结合生长素输入载体OsAUX1的启动子序列直接调控该基因的表达。瞬时转录激活试验表明，当携带OsAUX1Pro::GUS与OsWOX4-62SK的农杆菌侵染液共同注射烟草叶片时，OsWOX4能激活OsAUX1的瞬时表达（烟草叶片变蓝）；凝胶迁移阻滞试验（Electrophoretic mobility shift assay，EMSA）表明，重组OsWOX4-His蛋白能结合OsAUX1启动子序列TAAT保守基序。
　　⑥OsMADS25作用在OsWOX4的上游直接调控该基因的转录。双萤光素酶活性分析试验表明，当携带OsWOX4Pro::LUC与OsMADS25-62SK的农杆菌侵染液共同注射烟草叶片时，OsWOX4Pro启动的LUC活性受到显著抑制，表明OsMADS25抑制OsWOX4的转录；EMSA证明OsMADS25能结合OsWOX4启动子的保守基序CArG-box。
　　⑦OsWOX4的表达水平影响水稻农艺性状。在苗期或成熟期，与野生型相比，OsWOX4-RNAi以及OsWOX4-OE的株高均显著降低；此外OsWOX4-OE种子的长度及宽度均大于野生型。
　　以上结果表明：OsWOX4通过调控生长素输入载体OsAUX1的表达，从而影响IAA含量及水稻主根的伸长。