植物甾醇（sterol）不仅是细胞膜的重要结构成分，也是植物激素油菜素甾醇（BR）生物合成的前体，还可作为信号分子参与调节植物发育过程。CYP51是细胞色素P450家族中独特一员，是参与植物甾醇合成过程的重要限速酶，被认为是在细菌、真菌、动物以及植物中最为保守和古老的基因家族之一，在动植物生长发育与逆境响应中起着重要调控作用。CYP51编码了钝叶醇14α-去甲基化酶，在真菌中该酶是三唑类杀菌剂的主要靶标位点，关于CYP51家族基因对植物生长发育的研究非常少。
中科院华南植物园作物营养高效与分子育种研究组近年来对水稻CYP51家族基因成员的功能进行了系统的研究。前期发现OsCYP51G3是osa-miR1848的靶基因，二者调控了水稻甾醇和BRs合成，参与了水稻结实及对干旱和盐胁迫的响应。该研究已于2015年发表于国际著名期刊New Phytologist（IF2021= 10.323）。随后，发现OsCYP51G1仅参与了植物甾醇的合成，但不影响BR的合成，OsCYP51G1能够影响水稻花粉和种子的发育进而影响水稻产量。该部分研究已于2020年发表于国际期刊Biochemical and Biophysical Research Communications（IF2021= 3.320）。
单子叶植物还存在一个特有的CYP51H亚族，目前仅发现燕麦CYP51H10参与抗菌性化合物三萜糖苷avenacin A-1的合成（Mieko等2012）。最近，我们的研究表明OsCYP51H3编码钝叶醇14α-去甲基化酶，参与植物甾醇和BRs合成，进而影响水稻种子、花粉等发育，而不参与三萜类抗菌化合物的合成。该结果以 “The putative obtusifoliol 14α-demethylase OsCYP51H3 affects multiple aspects of rice growth and development”为题于2022年9月在线发表于Physiologia Plantarum（IF2021= 5.081）。华南植物园为第一单位和通讯作者单位，博士后焦正利为该论文的第一作者，夏快飞陈焕镛研究员和张明永研究员为论文的共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、中国科学院先导计划和广东省湛江市科技计划基金的资助。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ppl.13764。
图：水稻CYP51家族成员(OsCYP51G1/G3/H3)参与的植物甾醇及植物激素油菜素甾醇合成与功能示意图