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奮進南師

我校生科院朱自強課題組在Development雜志發表研究論文

近日,我校生科院朱自強教授課題組在植物再生領域取得重要研究進展。相關成果以“ETHYLENE INSENSITIVE 3 suppresses plants de novo root regeneration from leaf explants and mediates age-regulated regeneration decline”為題發表在Development(《發育》)上。朱自強教授為論文通訊作者,生科院李紅博士、碩士生姚璐璐和孫麗麗為共同第一作者。Development是發育生物學領域經典期刊(5年影響因子6.258),該文也是我校首次在該雜志發表論文。

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眾所周知,植物具有極強的再生能力。例如將模式植物擬南芥葉片從完整植株中剪開后,放置在不含有任何外源植物激素的培養基上,過一段時間后可以從葉片傷口處誘導再生出不定根,這一現象稱為根的從頭再生(de novo root regeneration)。前人研究發現損傷會刺激葉片內源生長素的合成并在傷口處的原形成層和附近的維管薄壁細胞中積累。隨后生長素誘導這些細胞中編碼WOX11/WOX12轉錄因子的基因表達,WOX11/WOX12進一步誘導包括WOX5在內的根原基決定基因表達,促進根原基的轉變形成和隨后不定根的發育過程。

本研究中,作者首先發現無論是外源乙烯處理還是通過遺傳學手段激活乙烯信號通路都能顯著抑制根的從頭再生效率,進一步研究發現乙烯信號通路中的關鍵轉錄因子EIN3直接結合到WOX11WOX5的啟動子區域,抑制WOX11/WOX5的轉錄。過量表達WOX基因可以部分回復乙烯的抑制作用,說明EIN3通過調控根的從頭再生過程中關鍵轉錄因子WOX11/WOX5的轉錄水平抑制再生過程。

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圖1:乙烯合成前體ACC處理抑制離體葉片再生根效率

圖中Col-0是野生型對照;ctr1-1是乙烯組成型激活突變體;ein2-5ein3 eil1為乙烯不敏感突變體

隨后,作者發現一方面EIN3自身的轉錄水平隨著植物年齡增大而逐漸上升,而另一方面,傷口誘導的根從頭再生效率以及WOX基因表達水平都隨著年齡增大而下降。通過對ein3突變體分析,作者認為大齡植物根從頭再生效率下降的一部分原因是由于隨著植物年齡增加,EIN3的轉錄水平逐漸升高從而抑制了傷口對WOX的轉錄誘導作用。

本研究揭示了氣體植物激素乙烯調控離體葉片再生根的分子機制,并將植物年齡和再生能力之間建立了聯系。

該研究得到國家自然科學基金、霍英東青年教師基金、植物分子遺傳國家重點實驗室開放課題、江蘇省高校自然科學研究面上項目和江蘇省生物學優勢學科的支持。

文章鏈接為https://dev.biologists.org/content/early/2020/04/13/dev.179457

  • 更新時間

    2020年04月16日

  • 閱讀量

  • 供稿

    生科院

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