Plant Journal | 山東大學丁兆軍團隊揭示細胞特異性生長素訊號對植物根系生長髮育的影響

責編 | 王一

根系是植物長期適應陸地生活的重要器官之一，在植物的發育過程中起著重要作用。多年來，遺傳因子、植物激素和營養物質對植物根系的發育的影響逐漸成為研究的重點。其中生長素是植物體內合成的一系列的天然化合物，以極微量的濃度在植物的生長髮育過程中起作用，是根系生長髮育的重要調控因子。由極性運輸和區域性合成共同促成的生長素的分佈或濃度梯度在植物根的生長髮育過程中發揮重要作用。然而，植物根尖不同組織或細胞中的生長素訊號對植物根生長髮育貢獻的大小，目前仍不清楚。

近日，山東大學生命科學學院丁兆軍教授團隊在The Plant Journal線上發表了題為Cell-Type Action Specificity of Auxin on Arabidopsis Root Growth的研究論文，揭示了細胞特異性生長素訊號對植物根系生長髮育的影響。

該研究透過構建 UAS-VPIAA17 (模擬增強的生長素訊號)、UAS-IAA17mII（模擬減弱的生長素訊號) 和UAS-YUC4（模擬增加生長素的生物合成）轉基因系，分別和細胞特異性的 GAL4 enhancer trap lines（包括表皮，皮層，內皮層、中柱鞘或中柱等特異的activators）雜交，得到F1代轉雜交植株進行表型分析。該研究發現無論是細胞特異性增強生長素訊號或者減弱生長素訊號都是抑制主根伸長（圖1、圖2），說明根尖中每一種型別的細胞都有一個特定的生長素水平維繫的最佳生長素訊號來調控植物根的正常生長髮育。進一步分析發現，無論是特異的增強或特異的抑制根尖每一種型別細胞的生長素訊號導致的根生長抑制與細胞分裂和細胞伸長異常都密切相關。

圖1 細胞特異性減弱生長素訊號抑制主根伸長

圖2 細胞特異性增強生長素訊號抑制主根伸長

該研究還發現，雖然在表皮、皮層、內皮層、中柱鞘和中柱細胞中抑制生長素訊號都能抑制主根伸長，但是特異性在內皮層中抑制生長素訊號完全阻斷主根的形成，說明內皮層的生長素訊號對胚胎髮育過程中根的建立至關重要。

山東大學生命科學學院博士研究生丁亭亭為該論文第一作者，田會玉副教授為通訊作者，以色列特拉維夫大學Eilon Shani教授實驗室也參與了該研究。該研究得到國家自然科學基金、國家自然科學基金-ISF聯合研究資助基金、山東大學基礎研究業務費專項基金和山東大學青年跨學科科學與創新研究小組的資助。

原文連結：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/tpj.15208