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      植物激素茉莉酸的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)理研究取得新進(jìn)展

      發(fā)布時(shí)間:2020-02-18
      來源:科技外事處

        茉莉酸(JasmonateJA)激素是植物體內(nèi)一類非常重要的脂類生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì),參與調(diào)控植物某些重要的生長(zhǎng)發(fā)育過程以及對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng),如葉片表皮毛的起始、花青素的積累及抗凍害反應(yīng)等。根毛是根表皮細(xì)胞特化形成的一種單細(xì)胞管狀突出物,它們能有效增加根的表面積,促進(jìn)植物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收,從而在植物適應(yīng)環(huán)境的過程中發(fā)揮重要的作用。根毛的生長(zhǎng)發(fā)育過程受到多種環(huán)境因子和內(nèi)源信號(hào)的影響。前人研究發(fā)現(xiàn)茉莉酸可以影響植物根毛的發(fā)育過程,然而相應(yīng)的分子調(diào)控機(jī)理及信號(hào)傳導(dǎo)通路仍不清晰。 

        版納植物園植物環(huán)境適應(yīng)性研究組近期發(fā)現(xiàn),外源施加茉莉酸可以促進(jìn)擬南芥根毛的伸長(zhǎng);相反,阻斷內(nèi)源茉莉酸信號(hào)通路則導(dǎo)致根毛異常。相一致的是,茉莉酸信號(hào)可以上調(diào)根毛發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)。進(jìn)一步機(jī)理研究表明,茉莉酸信號(hào)途徑重要抑制子JAZ蛋白能與RHD6RSL1關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子相互作用,從而形成蛋白復(fù)合物。遺傳表型分析發(fā)現(xiàn),茉莉酸促進(jìn)根毛伸長(zhǎng)完全依賴于RHD6RSL1轉(zhuǎn)錄因子。當(dāng)RHD6RSL1的功能同時(shí)缺失時(shí),茉莉酸不能促進(jìn)根毛的發(fā)育過程;高表達(dá)RHD6基因可以部分恢復(fù)茉莉酸信號(hào)缺失突變體(如coi1-2)的根毛發(fā)育缺陷。JAZ蛋白可以抑制RHD6的轉(zhuǎn)錄功能,進(jìn)而抑制下游根毛發(fā)育相關(guān)基因(如RSL4)的表達(dá);此外,JAZ蛋白還可以抑制RHD6RSL1之間的蛋白相互作用,進(jìn)而阻斷RHD6RSL1形成蛋白二聚體。 

        綜上所述,該研究不僅證實(shí)了茉莉酸激素可以促進(jìn)植物根毛的發(fā)育,而且進(jìn)一步揭示了茉莉酸信號(hào)與根毛發(fā)育過程之間直接的內(nèi)在調(diào)控關(guān)系,這對(duì)于深入理解茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和植物根毛發(fā)育的調(diào)控機(jī)理均具有重要的科學(xué)意義。相關(guān)研究結(jié)果近期以ArabidopsisJAZ proteins interact with and suppress RHD6 transcription factor to regulate jasmonate-stimulated root hair development為題在植物學(xué)主流SCI期刊Plant Cell上在線發(fā)表,韓笑助理研究員為該文第一作者,胡彥如研究員為該文的通訊作者。 

        鑒于該研究在相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)創(chuàng)新意義,Plant Cell期刊以Hormonal solution for (root) hair extension為題刊發(fā)一篇同行評(píng)論性文章,對(duì)相關(guān)研究結(jié)果進(jìn)行專文點(diǎn)評(píng)。同行專家(Dr. Dorota Kawa, University of California, Davis)認(rèn)為,該研究不僅為茉莉酸信號(hào)如何與生長(zhǎng)發(fā)育過程相關(guān)聯(lián)這一科學(xué)問題提供了更好的理解,更重要的是揭示了茉莉酸作為激素多樣化的生物學(xué)功能,且具有細(xì)胞特異性的作用模式(The work of Hanet al.(2020) provides a better understanding of how JA signaling is wired in developmental programs. Importantly, it also presents JA as a hormone with versatile roles, acting in a cell type-specific manner)。

      茉莉酸激素促進(jìn)植物根毛的伸長(zhǎng)(Han et al., 2020, Plant Cell

      茉莉酸促進(jìn)根毛伸長(zhǎng)的工作模型(引自于同行評(píng)述論文Kawa, 2020, Plant Cell

      本文作者:楊米連

      責(zé)任編輯:張維靜_151c53
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