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中科大百人计划PLOS发表遗传学成果

  1月8日,来自中国科技大学的研究人员在国际知名学术期刊《PLOS Genetics》发表的一项研究表明,在拟南芥中,ERF1——乙烯信号通路中的一个下游AP2转录因子,在乙烯介导的初生根生长过程中,正向调节生长素的生物合成。 

        在拟南芥中,气态的植物激素乙烯参与了根系生长和发育的调控作用。众所周知,受乙烯抑制的根系生长,涉及到生长素,部分是通过WEAK ETHYLENE INSENSITIVE2/ANTHRANILATE SYNTHASE α1 (WEI2/ASA1)的作用介导的,WEI2/ASA1编码色氨酸生物合成中一个限速酶,而生长素就来源于生物合成。然而,乙烯通过ASA1降低根系生长的分子机制,仍不明确。

        1月8日,来自中国科技大学的研究人员在国际知名学术期刊《PLOS Genetics》发表题为“Arabidopsis ERF1 Mediates Cross-Talk between Ethylene and Auxin Biosynthesis during Primary Root Elongation by Regulating ASA1 Expression”的研究成果。该研究表明,在拟南芥中,ERF1——乙烯信号通路中的一个下游AP2转录因子,在乙烯介导的初生根生长过程中,正向调节生长素的生物合成。

        本文通讯作者是中国科技大学生命科学学院博士生导师向成斌教授,其1982年8月毕业于西南农业大学园艺系,获学士学位;1987年3月于加州大学河边分校植物科学系获硕士学位;1992年10月于爱达荷大学微生物、生物化学及分子生物学系获博士学位。曾在爱达荷大学微生物、生物化学及分子生物学系、罗格斯大学农业生物技术中心及依阿华州立大学植物系做博士后。1999.7-2001.8,依阿华州立大学植物系助理科学家;2001.8-2002.7,依阿华州立大学植物系助理教授。在Plant Cell、Plant Physiology等杂志已发表研究论文二十余篇。教育部长江计划特聘教授,中科院“百人计划”获得者。

        乙烯对根的影响,研究最为彻底的一个影响是抑制根的伸长。大量的研究表明,乙烯通过与生长素相互作用,抑制根系的发育。乙烯已被证明,可增加生长素的合成、生长素输送到伸长区和根尖的生长素信号。据报道,ERF1——乙烯信号通路中的一个下游转录因子,当构成性地表达时,可减少黑暗中的初生根生长。到现在为止,关于其在初生根伸长过程中的作用,还没提出详细和明确的相关机制。

        在这项研究中,研究人员证实,ERF1可直接调节Al的表达——色氨酸(Trp)生物合成中的一个关键酶,已知在乙烯调控的根系发育过程中起着重要的作用。本文阐述了转录因子ERF1在根部伸长过程中参与初生根发育、并直接介导乙烯和生长素生物合成之间串扰的机制。

        用ERF1过表达或敲除的株系,通过分析根部对乙烯的响应,研究人员发现,初生根的长度与ERF1表达密切相关。这些结果表明,ERF1参与了乙烯介导的根部伸长。

        ERFs属于一个大的基因家族。只有少数ERF突变体表现出明显的表型,可能是由于功能冗余。然而,ERF1敲除的株系在正常和添加ACC的条件下表现出更长的根部,从而说明ERF1对乙烯抑制的根系伸长,发挥了重要的作用。此外,ERF1通过减少细胞伸长,而不是与乙烯信号通路突变体一致的细胞分裂,控制着初生根的伸长。

        在拟南芥幼苗中,乙烯可上调生长素的生物合成,以增强根伸长的抑制。众所周知,高水平的生长素可减少根系生长。一些生长素合成基因是乙烯应答的,如果发生突变,可在ACC存在的情况下导致根系生长缺陷。为了了解ERF1如何介导初生根伸长、特别是生长素生物合成中的乙烯信号,研究人员分析了参与生长素生物合成的所有基因的激活子,发现两个基因可能与ERF1特异性结合。

        总之,这项研究表明,ERF1——乙烯信号通路中的一个下游AP2转录因子,在乙烯介导的初生根生长过程中,正向调节生长素的生物合成。具有ERF1构成性表达或敲除的转基因植株,表现出与乙烯信号突变体相似的根部发育表型。ERF1可通过直接结合ASA1启动子并正向调节ASA1表达,影响生长素的积累。这些研究结果表明,在拟南芥中,ERF1在乙烯诱导的初生根生长抑制作用中,发挥了举足轻重的作用,并可作为初生根伸长过程中乙烯和生长素之间的串扰节点。

日期:2016-01-13     来源:生物通l
转载:http://www.ebiotrade.com/newsf/2016-1/2016112152818111.htm