山东大学丁兆军团队揭示细胞特异性生长素信号对植物根系生长发育的影响

来源：BioArt植物

根系是植物长期适应陆地生活的重要器官之一，在植物的发育过程中起着重要作用。多年来，遗传因子、植物激素和营养物质对植物根系的发育的影响逐渐成为研究的重点。其中生长素是植物体内合成的一系列的天然化合物，以极微量的浓度在植物的生长发育过程中起作用，是根系生长发育的重要调控因子。由极性运输和局部合成共同促成的生长素的分布或浓度梯度在植物根的生长发育过程中发挥重要作用。然而，植物根尖不同组织或细胞中的生长素信号对植物根生长发育贡献的大小，目前仍不清楚。

近日，山东大学生命科学学院丁兆军教授团队在The Plant Journal在线发表了题为Cell-Type Action Specificity of Auxin on Arabidopsis Root Growth的研究论文，揭示了细胞特异性生长素信号对植物根系生长发育的影响。

该研究通过构建 UAS-VPIAA17 (模拟增强的生长素信号)、UAS-IAA17mII（模拟减弱的生长素信号) 和UAS-YUC4（模拟增加生长素的生物合成）转基因系，分别和细胞特异性的 GAL4 enhancer trap lines（包括表皮，皮层，内皮层、中柱鞘或中柱等特异的activators）杂交，得到F1代转杂交植株进行表型分析。该研究发现无论是细胞特异性增强生长素信号或者减弱生长素信号都是抑制主根伸长（图1、图2），说明根尖中每一种类型的细胞都有一个特定的生长素水平维系的最佳生长素信号来调控植物根的正常生长发育。进一步分析发现，无论是特异的增强或特异的抑制根尖每一种类型细胞的生长素信号导致的根生长抑制与细胞分裂和细胞伸长异常都密切相关。

图1 细胞特异性减弱生长素信号抑制主根伸长

图2 细胞特异性增强生长素信号抑制主根伸长

该研究还发现，虽然在表皮、皮层、内皮层、中柱鞘和中柱细胞中抑制生长素信号都能抑制主根伸长，但是特异性在内皮层中抑制生长素信号完全阻断主根的形成，说明内皮层的生长素信号对胚胎发育过程中根的建立至关重要。

山东大学生命科学学院博士研究生丁亭亭为该论文第一作者，田会玉副教授为通讯作者，以色列特拉维夫大学Eilon Shani教授实验室也参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金、国家自然科学基金-ISF联合研究资助基金、山东大学基础研究业务费专项基金和山东大学青年跨学科科学与创新研究小组的资助。