中国科技大学Nature子刊揭示植物信号新机制

　　

生物通报道  来自中国科技大学大学的研究人员在新研究中证实，在拟南芥侧根发生过程中ERF109介导了茉莉酸和生长素生物合成之间的串扰。这一研究发现发表在12月19日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

论文的通讯作者是中国科技大学生命科学学院的向成斌（Cheng-Bin Xiang）教授。其当前的研究内容主要包括植物耐逆分子机制探索与耐逆基因资源的发掘；植物硫分子营养研究以及耐逆基因在农业上的应用。

根系是植物体的一个重要组成部分，植物正常生命活动需要的水份和矿质营养都是由根系从土壤中吸收而来，同时根系对植物体具有机械支撑作用。因此其发育的好坏直接影响着植物体的生长状况，因而与农业生产息息相关。众所周知，在胚的发育过程中形成的胚根在种子萌发后只能形成一条主根，其后产生的不定根数量也是有限的，所以侧根的发生是形成庞大的根系不可缺少的环节。因此，在过去的几十年里，人们对侧根的发生进行了大量的研究，迄今这一研究领域仍是国际上的一个研究热点。

早在20世纪50年代，科学家们就开始对与生长素(auxin)与侧根发生的关系进行研究。大量的研究证明生长素可以促进侧根的发生，而促进侧根的发生也就被认为是生长素的特性之一。生长素对于侧根发生的影响表现在侧根发生过程的各个方面。

茉莉酸(Jasmonic acid，JA)作为一种与抗逆性密切相关的植物激素，主要调控植物对昆虫侵害、病原菌侵染和机械伤害的抗性反应，同时也参与调控根系生长、配子发育及成熟衰老等发育过程（延伸阅读：李传友《The Plant Cell》调控机制新发现 ）。有研究证实，茉莉酸通过调控生长素的生物合成和极性运输来调节了拟南芥的侧根形成，但直到目前为止研究人员对于茉莉酸信号通路整合到负责侧根发生的信号通路中去的机制，以及在这一过程中它与生长素的相互作用仍然不是很清楚。

在这篇文章中研究人员称，发现茉莉酸高度响应性因子ERF109介导了茉莉酸信号传导和生长素生物合成之间的串扰，调控了拟南芥侧根发生。相比于野生型的拟南芥，茉莉酸甲酯(methyljasmonates,MeJA)处理的erf109突变体具有较少的侧根，而ERF109过表达则可引起与过度生成生长素的突变体相似的根表型。研究人员证实，ERF109直接结合到了ASA1和YUC2基因的启动子上，而SA1和YUC2编码了生长素生物合成中的两个关键酶。

由此，新研究揭示了茉莉酸诱导侧根发生过程中茉莉酸和生长素串扰的一个分子机制。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Arabidopsis ERF109 mediates cross-talk between jasmonic acid and auxin biosynthesis during lateral root formation

Jasmonic acid (JA) is well known to promote lateral root formation but the mechanisms by which JA signalling is integrated into the pathways responsible for lateral root formation, and how it interacts with auxin in this process remains poorly understood. Here, we report that the highly JA-responsive ethylene response factor 109 (ERF109) mediates cross-talk between JA signalling and auxin biosynthesis to regulate lateral root formation in Arabidopsis. erf109 mutants have fewer lateral roots under MeJA treatments compared with wild type whereas ERF109 overexpression causes a root phenotype that resembles those of auxin overproduction mutants. ERF109 binds directly to GCC-boxes in the promoters of ASA1 and YUC2, which encode two key enzymes in auxin biosynthesis. Thus, our study reveals a molecular mechanism for JA and auxin cross-talk during JA-induced lateral root formation.

作者简介：

向成斌

教授，博士生导师。教育部长江计划特聘教授，中科院“****”获得者。
籍贯：重庆、云阳。1982年8月毕业于西南农业大学园艺系，获学士学位；1987年3月于加州大学河边分校植物科学系获硕士学位； 1992年10月于爱达荷大学微生物、生物化学及分子生物学系获博士学位。曾在爱达荷大学微生物、生物化学及分子生物学系、罗格斯大学农业生物技术中心及依阿华州立大学植物系做博士后。1999.7-2001.8，依阿华州立大学植物系助理科学家；2001.8-2002.7，依阿华州立大学植物系助理教授。在Plant Cell、Plant Physiology等杂志已发表研究论文二十余篇。
 
主要研究兴趣：植物环境胁迫生物学(耐旱，耐盐，耐低硫营养的遗传基础与分子机理)；天然抗氧化物谷胱甘肽在植物上的生物学功能和其合成调控机制；抗逆资源基因发掘与转基因技术。目前研究内容主要包括植物耐逆分子机制探索与耐逆基因资源的发掘；植物硫分子营养研究以及耐逆基因在农业上的应用。
 
主要在研课题：“973”，“中科院知识创新”，NNSFC面上和重点项目，转基因专项等。