上海交大安渊团队发文揭示果胶乙酰酯酶MsPAE12调控紫花苜蓿分枝形成的分子机制

　　

近日，上海交通大学农业与生物学院安渊教授团队在Plant Physiology在线发表了题为“PECTIN ACETYLESTERASE12 regulates shoot branching via acetic acid and auxin accumulation in alfalfa shoots” 的研究论文。该研究揭示了紫花苜蓿果胶乙酰酯酶MsPAE12调控苜蓿分枝形成的分子机制，并发掘到抑制MsPAE12表达的转录因子MsNAC73，建立了MsNAC73-MsPAE12-乙酸-生长素调控苜蓿分枝形成的通路。

紫花苜蓿是广泛栽培的豆科牧草，营养价值高，经济效益好，其分枝的多少直接决定了苜蓿的株型和产量。果胶乙酰酯酶（PECTIN ACETYLESTERASE，PAE）是植物中一类重要的细胞壁果胶修饰酶，广泛参与植物的生长发育及生物胁迫响应调控。MsPAE12定位于细胞膜，在顶芽中高表达；超表达（12OE）和RNAi干扰（12RNAi）表达MsPAE12发现，MsPAE12以细胞壁果胶为底物水解乙酰酯键，从而降低苜蓿顶芽中乙酸（AA）、色氨酸（TRP）和吲哚丙酸（IPA）含量，抑制IAA合成通路MsTAA1, MsTAR2 和MsYUCC4的表达。作为生长素合成的前体物质，乙酸含量的减少抑制了苜蓿顶芽生长素的合成(图1 A-B, D-H)，从而促进苜蓿分枝的形成，但株高并未受到抑制，因此，产量明显增加；外源添加乙酸、IAA和IAA合成/运输抑制剂获得与转基因苜蓿一致的结果和分枝表型。进一步研究发现，植物中特有的NAC转录因子MsNAC73直接与MsPAE12基因启动子结合，抑制其表达。过表达MsNAC73（73OE）促进乙酸和IAA的合成，抑制苜蓿分枝的形成 （图1 C, I）。

图1 MsNAC73-MsPAE12模块调控苜蓿分枝形成

上海交通大学农业与生物学院已毕业博士生樊娜娜为论文第一作者，安渊教授为通讯作者，苏连泰博士后、吕爱敏博士后、文武武博士后、博士生高鲤、硕士生游翔凯及周鹏副教授等参与了研究工作。该研究得到科技创新2030重大项目、国家自然科学基金等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae071

作者：

农业与生物学院

供稿单位：

农业与生物学院