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生科院朱自强副教授课题组在植物激素茉莉酸研究中取得重要进展

茉莉酸是植物防御病虫害的一种重要内源植物激素,近年来发现茉莉酸还对植物的生长发育过程起重要调控作用,如抑制根伸长、促进根毛发生以及叶片表皮毛发育等等,但茉莉酸在植物从种子萌发到形成幼苗这一早期发育过程中所起的调控作用尚不清楚。

植物种子从土里萌发出土需经历暗中生长到光下生长的发育模式转变,暗中生长的植物具有伸长的下胚轴和闭合的子叶(暗形态建成),而光下生长的植物下胚轴缩短并且子叶打开变绿以更好地吸收太阳光进行光合作用(光形态建成)。朱自强课题组发现茉莉酸处理暗中生长幼苗会抑制其下胚轴伸长并促进子叶打开,随后的生化与分子生物学研究揭示茉莉酸处理会抑制植物光形态建成重要负调控因子COP1的活性,从而稳定受COP1降解的多个光形态建成正调控因子。RNA测序分析发现茉莉酸处理会引起暗中幼苗体内一部分受光调控的基因表达发生改变,而这其中多数基因与植物细胞壁修饰或生长素反应有关,即与细胞伸长行为改变直接相关。最后朱自强课题组发现茉莉酸可能通过两种方式抑制COP1的活性:一是削弱COP1与其互作因子SPA1之间的相互作用;二是减少COP1蛋白在细胞核内的积累。

这项工作揭示了内源植物激素茉莉酸如何通过对光信号组分蛋白的调节进而影响植物的形态建成过程,对理解植物如何整合外界环境因子和内源激素信号途径具有重要意义。

这项成果于2017年3月21日在线发表于国际著名学术期刊The Plant Journal (植物学领域三大顶级期刊之一,5年影响因子6.468)。该研究得到国家自然科学基金面上项目、江苏省自然科学基金青年基金、江苏省生物学优势学科、江苏省青蓝工程和南京师范大学百名青年领军人才计划的经费支持。

该文第一作者为我校2014级硕士研究生郑玉玉,通讯作者为朱自强副教授,这也是我校首次作为第一署名单位在The Plant Journal杂志发表研究性论文。

                                                                       
 

左图:与正常培养条件 (MS)相比,茉莉酸 (JA)处理后暗中幼苗表现出下胚轴缩短和子叶打开的表型;

右图:根据实验结果得到的工作模型。茉莉酸与其受体COI1蛋白结合后促进JAZ蛋白的降解,从而活化转录因子MYC2,MYC2随后抑制COP1的活性进而稳定COP1的底物蛋白(如PAR1/PAR2, HY5/HYH),启动部分光调控基因的表达。

文章网址: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.13539/full

发布时间:2017/03/21