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    我会理事朱自强教授课题组揭示植物叶片再生根的调控新机制
    发布时间:2020/4/19 13:43:54  浏览次数:

    我会理事朱自强教授课题组揭示植物叶片再生根的调控新机制

        2020年4月,我会理事、南京师范大学生命科学学院朱自强教授课题组在植物再生领域取得重要研究进展。相关成果以“ETHYLENE INSENSITIVE 3 suppresses plants de novo root regeneration from leaf explants and mediates age-regulated regeneration decline”为题发表在Development(《发育》)上。Development是发育生物学领域经典期刊(5 年影响因子6.258),朱自强教授为论文通讯作者,南师大生科院李红博士、硕士生姚璐璐和孙丽丽为共同第一作者。

        众所周知,植物具有极强的再生能力。例如将模式植物拟南芥叶片从完整植株中剪开后,放置在不含有任何外源植物激素的培养基上,过一段时间后可以从叶片伤口处诱导再生出不定根,这一现象称为根的从头再生(de novo root regeneration)。前人研究发现损伤会刺激叶片内源生长素的合成并在伤口处的原形成层和附近的维管薄壁细胞中积累。随后生长素诱导这些细胞中编码WOX11/WOX12转录因子的基因表达,WOX11/WOX12进一步诱导包括WOX5在内的根原基决定基因表达,促进根原基的转变形成和随后不定根的发育过程。

    本研究中,作者首先发现无论是外源乙烯处理还是通过遗传学手段激活乙烯信号通路都能显著抑制根的从头再生效率,进一步研究发现乙烯信号通路中的关键转录因子EIN3直接结合到WOX11WOX5的启动子区域,抑制WOX11/WOX5的转录。过量表达WOX基因可以部分回复乙烯的抑制作用,说明EIN3通过调控根的从头再生过程中关键转录因子WOX11/WOX5的转录水平抑制再生过程。


    图1: 乙烯合成前体ACC处理抑制离体叶片再生根效率

    图中Col-0是野生型对照;ctr1-1是乙烯组成型激活突变体;ein2-5ein3 eil1为乙烯不敏感突变体

    随后,作者发现一方面EIN3自身的转录水平随着植物年龄增大而逐渐上升,而另一方面,伤口诱导的根从头再生效率以及WOX基因表达水平都随着年龄增大而下降。通过对ein3 突变体分析,作者认为大龄植物根从头再生效率下降的一部分原因是由于随着植物年龄增加,EIN3的转录水平逐渐升高从而抑制了伤口对WOX的转录诱导作用。

    本研究揭示了气体植物激素乙烯调控离体叶片再生根的分子机制,并将植物年龄和再生能力之间建立了联系。

    该研究得到国家自然科学基金、霍英东青年教师基金、植物分子遗传国家重点重点实验室开放课题、江苏省高校自然科学研究面上项目和江苏省生物学优势学科的支持。

    文章链接为https://dev.biologists.org/content/early/2020/04/13/dev.179457


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