茉莉酸是植物防御病蟲害的一種重要內源植物激素,近年來發(fā)現(xiàn)茉莉酸還對植物的生長發(fā)育過程起重要調控作用,如抑制根伸長、促進根毛發(fā)生以及葉片表皮毛發(fā)育等等,但茉莉酸在植物從種子萌發(fā)到形成幼苗這一早期發(fā)育過程中所起的調控作用尚不清楚。
植物種子從土里萌發(fā)出土需經歷暗中生長到光下生長的發(fā)育模式轉變,暗中生長的植物具有伸長的下胚軸和閉合的子葉(暗形態(tài)建成),而光下生長的植物下胚軸縮短并且子葉打開變綠以更好地吸收太陽光進行光合作用(光形態(tài)建成)。朱自強課題組發(fā)現(xiàn)茉莉酸處理暗中生長幼苗會抑制其下胚軸伸長并促進子葉打開,隨后的生化與分子生物學研究揭示茉莉酸處理會抑制植物光形態(tài)建成重要負調控因子COP1的活性,從而穩(wěn)定受COP1降解的多個光形態(tài)建成正調控因子。RNA測序分析發(fā)現(xiàn)茉莉酸處理會引起暗中幼苗體內一部分受光調控的基因表達發(fā)生改變,而這其中多數(shù)基因與植物細胞壁修飾或生長素反應有關,即與細胞伸長行為改變直接相關。最后朱自強課題組發(fā)現(xiàn)茉莉酸可能通過兩種方式抑制COP1的活性:一是削弱COP1與其互作因子SPA1之間的相互作用;二是減少COP1蛋白在細胞核內的積累。
這項工作揭示了內源植物激素茉莉酸如何通過對光信號組分蛋白的調節(jié)進而影響植物的形態(tài)建成過程,對理解植物如何整合外界環(huán)境因子和內源激素信號途徑具有重要意義。
這項成果于2017年3月21日在線發(fā)表于國際著名學術期刊The Plant Journal (植物學領域三大頂級期刊之一,5年影響因子6.468)。該研究得到國家自然科學基金面上項目、江蘇省自然科學基金青年基金、江蘇省生物學優(yōu)勢學科、江蘇省青藍工程和南京師范大學百名青年領軍人才計劃的經費支持。
該文第一作者為我校2014級碩士研究生鄭玉玉,通訊作者為朱自強副教授,這也是我校首次作為第一署名單位在The Plant Journal雜志發(fā)表研究性論文。
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左圖:與正常培養(yǎng)條件 (MS)相比,茉莉酸 (JA)處理后暗中幼苗表現(xiàn)出下胚軸縮短和子葉打開的表型;
右圖:根據實驗結果得到的工作模型。茉莉酸與其受體COI1蛋白結合后促進JAZ蛋白的降解,從而活化轉錄因子MYC2,MYC2隨后抑制COP1的活性進而穩(wěn)定COP1的底物蛋白(如PAR1/PAR2, HY5/HYH),啟動部分光調控基因的表達。
文章網址:?http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.13539/full
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