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福建农林大学吴双团队揭示发育程序与逆境激素ABA协作调控植物根系木栓化的分子机制
发布时间 :2020-07-29 浏览次数:15

植物根系是吸收水分和养分的主要器官,但由于土壤环境的多变,往往造成不利的逆境环境。为了更好保持植物体内水分和养分的稳态,植物根系的吸收具有高度选择性。实现这一选择性的一个重要策略是在根系紧密包裹维管束的内皮层上形成疏水性屏障。根系内皮层在成熟区中,会形成细胞壁外的木栓化结构,阻断了物质运输的质外体途径,使得水分和养分只能通过共质体途径选择性进入维管束,从而被运输到地方部分。

在正常生长条件下,木栓层可随着内皮层发育和分化而形成,并作为根系正常生理功能的保护屏障。有趣的是,这种结构可以响应多种逆境胁迫,从而在内皮层中形成增强。然而,目前尚不清楚发育程序是如何与环境的胁迫响应相互作用来指导内皮层中木栓质沉积的精确时空模式。

2020年7月,福建农林大学吴双教授团队在Plant journal 在线发表了题为Developmental programs interact with ABA to coordinate root suberization in Arabidopsis的研究论文,揭示了发育程序与逆境激素ABA协作调控植物根系木栓化的分子机制。


在这项研究中,作者发现调控根皮层内皮层干细胞平周分裂促进内皮层早期形成的关键转录因子SHR(SHORT-ROOT),协同下游MYB36,形成一个多级调控网络,指导木栓质特异性的沉积在内皮层。这个调控网络与逆境诱导的激素ABA有部分的重叠,共享一些下游调控因子。通过人工诱导表达上游主调节因子SHR和MYB36发现,发育程序介导的木栓化是一个缓慢的过程。然而,逆境诱导的ABA却可以快速刺激根系增强木栓化。此外ABA诱导的木栓化是一个短暂非持续性的过程。

进一步研究发现,ABA与发育调控程序交叉于下游关键节点因子MYB39。此转录因子作为发育与环境信号交叉的下游枢纽,直接与suberin合成途径中脂肪酸代谢关键酶FAR5(乙醇形成脂肪酰基辅酶A还原酶)启动子结合激活其表达。单独过表达MYB39即可显著增加根中木栓质的沉积。

综上,该研究结果为植物根木栓化过程中,发育进程和环境胁迫之间的如何相互作用提供了重要的见解。


福建农林大学澳门银河国际赌场、海峡联合研究院园艺中心吴双教授为论文通讯作者,福建农林大学澳门银河国际赌场博士后王春华、硕士研究生王红和博士研究生李朋雪为共同第一作者。以色列Weizmann 研究所Asaph Aharoni教授和博士后Hagai Cohen为合作作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和国家青梗菜良种重大科研联合攻关项目的支持。



原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14920

转载:BioArt植物 



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