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植物所徐娟课题组Molecular Plant揭示植物根尖分生组织发育调控新机制

编辑:张谊 来源:生命科学学院 时间:2020年09月09日 访问次数:253  源地址

根是高等植物的营养器官,诚博返水多少:对植物的生存至关重要。根系可以固着植物,并为其输送矿质营养和水分,根深才能叶茂。正常发育的根系也利于其对周围多变的生物或非生物环境做出特异的响应。根的正常发育依赖于细胞分裂与分化的平衡,其中根尖分生组织的发育是其中举足轻重的一环。

近日,Molecular Plant (IF=12.084)在线发表了浙江大学生命科学学院徐娟课题组与美国密苏里大学生化系张舒群教授合作题为The YDA-MKK4/MKK5-MPK3/MPK6 cascade functions downstream of the RGF1-RGI ligand-receptor pair in regulating mitotic activity in the root apical meristem的研究论文(http://www.ams.dda88.com/10.1016/j.molp.2020.09.004)。报道了根中重要的磺基化修饰小肽RGF1与其受体RGIs通过YDA-MKK4/MKK5-MPK3/MPK6级联通路调控拟南芥根尖分生组织的发育。

植物MAPK级联信号在植物生长发育以及抗逆调控中均十分重要。MPK3/MPK6是拟南芥MAPK核心成员,调控了多个生长发育过程,包括合子的第一次不对称分裂、胚珠的珠被发育、气孔分化、花器官脱落、花序形态建成、侧根突破等等。研究者注意到MPK3/MPK6信号通路功能缺失也会导致植物主根生长显著变短,与已知的RGF1-RGI1信号通路缺失表型类似。显微观察及下游分子机制分析表明MPK3/MPK6通过调控两个关键的转录因子PLT1/PLT2影响根尖分生组织发育从而影响了主根伸长。然后研究者通过一系列生化及遗传学实验,证明YDA(MAPKKK)-MKK4/MKK5-MPK3/MPK6这样一条完整的MAPK级联信号通路位于RGF1-RGI1配体-受体复合体下游通过在转录水平调控PLT1/PLT2的表达调控根尖分生区的细胞分裂活性,从而影响了主根伸长。

生科院博士生邵伊明为论文第一作者,美国密苏里大学生化系张舒群教授以及浙江大学生科院植物所徐娟教授为共同通讯作者,植物所的毛传澡教授也参与了该研究。相关研究得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金以及中国植物生理与植物分子生物学会以及111引智计划的大力支持。

值得一提的是,该论文是以背靠背形式与兰州大学生命科学学院黎家教授课题组题为RGF1-RGI1, a peptide-receptor complex, regulates Arabidopsis root meristem development via a MAPK signaling cascade的论文(http://020.bqq88.com/29/10.1016/j.molp.2020.09.005)同时在线发表。黎家教授团队长期致力于植物类受体激酶介导的细胞信号转导途径的研究,揭示了类受体激酶在油菜素内酯信号以及多个根发育过程的重要功能。其课题组以RGI1超表达植物为材料利用蛋白组学方法发现,RGF1多肽处理后,在RGI免疫沉淀复合物中发现有MAPK级联通路成员MKK4MPK3。因此,该课题组以RGF1-RGI1信号是否通过MAPK级联反应途径调控根分生组织的发育入手展开研究。两篇研究论文从不同角度出发,最终得出一致共同的结论,互相验证,相得益彰。根尖分生组织发育涉及到非常精细复杂的调控网络,两篇论文的研究成果进一步加深了人们对植物根尖分生组织发育调控机制的认识,是植物根系发育调控研究领域的重要研究进展。

A. pRGI2::MKK4DD/MKK5DD能够显著恢复rgi1,2,3,4,5五重缺失突变体的根发育缺陷表型 (Shao et al., 2020); B. RGF1信号调控根尖分生组织发育的分子模型 (Lu et al., 2020)


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