邓兴旺教授PNAS揭示新信号调控机制

　　

生物通报道  幼苗能够在各种深埋条件下适应土壤环境并获得光合自养能力，对于陆生开花植物而言是个生死攸关的问题。来自北京大学、耶鲁大学的研究人员在新研究中确定了发芽幼苗土壤反应的一些关键特征，并推断植物激素乙烯（Ethylene）是土壤诱导植物形态发生变化的一个主要调控因子。研究结果发布在《美国科学院院刊》上。

北京大学的邓兴旺（Xing Wang Deng）教授、郭红卫（Hongwei Guo）教授以及耶鲁大学的Ning Wei博士是这篇论文的共同通讯作者。邓兴旺教授是世界著名的生物学家，其长期从事植物分子遗传及生理学方面的研究，多次在Cell、Science、Nature等世界权威刊物上发表很有影响的学术文章。于去年当选为美国科学院院士（延伸阅读：邓兴旺教授Plant cell发表新研究成果 ）。

陆地种子植物的早期生活往往是从黑暗的土壤下开始。随着时间推移，通过适应植物进化出精细的黄化过程使得幼苗能够破土而出，获得自养能力。但这一过程要求幼苗能够感知土壤条件，从而传递这一信息以调节幼苗生长和光合器形成。但目前对于土壤覆盖驱动植物形态发生改变，尤其是响应各种的土壤条件协调不同器官细胞过程的机制的机制仍然不是很清楚。

在这篇文章中，研究人员证实土壤覆盖激活了幼苗生成乙烯，EIN3/EIL1依赖性的乙烯响应级联反应是幼苗成功破土而出的必要条件。在土壤下，下胚轴中的ERF1信号通路激活减慢了细胞伸长，而在子叶中PIF3信号通路激活控制了光合器预装配。此外，EIN3/EIL1引导PIF3- ERF1分子回路使得幼苗同步了黄化质体成熟与下胚轴生长的速度，最终转而使得幼苗能够在由暗向明过渡过程中维持快速获得光合自养能力所需的原叶绿素酸酯量，避免了光氧化损伤。

这些研究结果指出了一条驱动土壤诱导植物形态形成的遗传信号通路，并确定了在拟南芥幼苗中乙烯发挥特殊作用，协调了器官特异性的土壤反应。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Ethylene-orchestrated circuitry coordinates a seedling’s response to soil cover and etiolated growth

The early life of terrestrial seed plants often starts under the soil in subterranean darkness. Over time and through adaptation, plants have evolved an elaborate etiolation process that enables seedlings to emerge from soil and acquire autotrophic ability. This process, however, requires seedlings to be able to sense the soil condition and relay this information accordingly to modulate both the seedlings’ growth and the formation of photosynthetic apparatus. The mechanism by which soil overlay drives morphogenetic changes in plants, however, remains poorly understood, particularly with regard to the means by which the cellular processes of different organs are coordinated in response to disparate soil conditions……

作者简介：

邓兴旺教授

世界著名的生物学家，现任北京大学长江特聘教授，美国耶鲁大学分子、细胞和发育生物学系终身教授。邓兴旺教授长期从事植物分子遗传及生理学方面的研究。1995年，因他在调控植物光形态建成的有关基因的研究中所取得的杰出成绩，荣获美国总统青年教师奖。2003年，他获得世界植物分子生物学领域最重要的Kuhmo奖。他曾多次在《细胞》、《科学》、《自然》等世界权威刊物上发表很有影响的学术文章。他领导的实验室所取得的成果处于世界领先水平，其研究成果成为了行业标准。2013年4月30日当选美国科学院新科院士。

郭红卫

研究方向:
1. 气体激素乙烯的信号转导及植物激素和环境信号相互作用的分子机制；
2. 植物器官衰老的激素调控机理；
3. 小RNA分子和表观遗传修饰在激素作用中的调控机理；
4. 植物激素作用途径的演化和系统生物学研究。