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福建农林大学吴双课题组揭示活性氧参与植物根系平周分裂调控的机制
发布时间 :2020-07-31 浏览次数:10

定向细胞分裂(Oriented cell division)的精确调控对植物器官发生非常重要。最近二十年来,研究人员对植物组织中的细胞定向分裂调控进行了大量研究,其中一个重要的研究模型是根系基本组织的结构形成。在植物根中,基本组织包括两类细胞:皮层和内皮层。这两种细胞都源自于根尖干细胞区域的皮层/内皮层起始细胞(cortex/endodermis initial cell, CEI)。此干细胞首先进行一次垂周分裂(anticlinal division)产生皮层/内皮层起始子细胞(cortex/endodermis initial daughters, CEID),随后该子细胞再进行一次平周分裂(periclinal division)产生皮层细胞和内皮层细胞。在拟南芥中的研究发现,调控基本组织细胞定向分裂受一个重要因子SHORT-ROOT(SHR)的调控。尽管过去大量的研究,已经报道了多种下游转录因子以及相互作用的植物激素通路,但影响SHR介导的平周分裂的细胞学调控机制仍不清楚。


近日,永利集团304网址[导航]_www.304.com-欢迎您吴双教授课题组在New Phytologist杂志在线发表了一篇题为Hydrogen peroxide homeostasis provides beneficial micro‐environment for SHR‐mediated periclinal division in Arabidopsis root 的研究论文,揭示了根细胞的平周分裂需要一个合适的氧化还原微环境,而SHR可直接调控拟南芥根中活性氧(ROS)的内稳态,从而促进平周分裂的发生。

该研究利用一个诱导表达系统,诱导SHR在根的不同细胞层异位表达。结果发现,不但这些细胞层的平周分裂显著增强,其活性氧(ROS)水平,尤其是过氧化氢(H2O2)水平显著上升。进一步研究发现,在ROS 产物中,过氧化氢(H2O2)而不是超氧离子(O2‐)在SHR 介导的平周分裂中起关键作用。SHR通过激活呼吸爆发氧化酶同系物(respiratory burst oxidase homologues, RBOHs)显著提高拟南芥根系ROS水平。


该研究进一步发现,水杨酸(SA)可以通过抑制CAT2的表达来促进根尖分生细胞H2O2水平的升高,从而显著增强根内皮层细胞的平周分裂。除了RBOHs 外,SHR 还会激活SA信号通路,从而共同维持平周分裂所需的高H2O2水平。

该研究由永利集团304网址[导航]_www.304.com-欢迎您、海峡联合研究院园艺中心的吴双教授课题组完成。吴双课题组博士研究生李朋雪,副教授蔡强以及硕士研究生王红为该论文的共同第一作者,吴双教授为通讯作者。本项工作得到了国家重点研发项目,国家自然科学基金委项目和福建省重点项目经费资助。

本文转载自BioArt植物