HEADLESS通过抑制CYP735单加氧酶基因调控蒺藜苜蓿茎尖iP型细胞分裂素积累的分子机制

研究人员通过诱导型HDL过表达株系和hdl突变体，基于RNA-seq转录组分析鉴定出HDL直接靶标HDT1。该基因编码拟南芥CYP735A1/A2同源的细胞分裂素羟化酶，能将iP型转化为tZ型细胞分裂素。研究发现HDL直接结合HDT1启动子抑制其转录，促进iP型细胞分裂素优势积累。HDT1过表达导致植株矮化，表型类似hdl突变体但程度较轻。该研究揭示了HDL在细胞分裂素生物合成中的调控作用，表明iP型较tZ型更利于蒺藜苜蓿茎端分生组织功能，为解析HDL功能及细胞分裂素合成调控机制开辟新途径。

　　

细胞分裂素作为一类促进细胞分裂的植物激素，参与多种发育过程。其活性和稳态水平受生物合成、信号传导、降解、侧链修饰、转运和储存等多途径调控。在蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)中，拟南芥WUSCHEL(WUS)的同源基因HEADLESS(HDL)突变会导致茎端分生组织(SAM)终止发育，使hdl突变体持续产生新叶。

最新研究发现，HDL通过直接结合靶基因HDT1(HDL Target 1)的启动子区域抑制其表达。HDT1编码的细胞色素P450单加氧酶与拟南芥CYP735A1/A2同源，具有将异戊烯基腺嘌呤(iP)型细胞分裂素转化为反式玉米素(tZ)型的羟化功能。实验证实HDL的转录抑制使iP型细胞分裂素在茎尖区域特异性积累。

表型分析显示，HDT1过表达植株生长迟缓，节间伸长受抑制，呈现出与hdl突变体相似但较温和的表型。生化检测发现hdl突变体和HDT1过表达株系中iP型含量降低而tZ型升高，证实HDT1确实促进tZ型细胞分裂素合成，而HDL通过抑制该过程维持iP型优势。这项研究不仅阐明HDL调控细胞分裂素生物合成的新机制，更揭示iP型较tZ型更有利于蒺藜苜蓿SAM功能的维持，为深入理解植物干细胞调控和激素代谢网络提供重要线索。