生长素与色氨酸在链型藻类Penium margaritaceum中触发共同响应机制的发现

编辑推荐：本研究通过单细胞分析揭示了链型藻类Penium margaritaceum对生长素（IAA）的响应机制，发现IAA能同时触发快速（如细胞质流动加速）和慢速（如基因调控）反应。有趣的是，结构相似的色氨酸（Trp）能引发类似反应，而苯甲酸（BA）则不能。这表明陆地植物特异的生长素信号通路可能起源于对氨基酸的更广泛响应系统，为植物激素进化研究提供了新视角。

　　生长素与色氨酸在链型藻类中的共同响应机制

研究背景
生长素（IAA）作为调控陆地植物生长发育的关键信号分子，其作用机制在模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）中已有深入研究。近年发现的基于激酶介导快速磷酸化的非转录通路，与经典的核生长素通路（NAP）共同构成了复杂的调控网络。然而，这些通路组分在陆地植物之外的保守性仍不清楚，特别是其进化起源和藻类姊妹群中的机制特征亟待探索。

研究方法
本研究以单细胞链型藻类Penium margaritaceum为模型，通过生理学、转录组学和细胞生物学方法，系统分析了生长素触发的响应机制。创新性地开发了微流控单细胞追踪系统，实现了长达60小时的实时生长监测和细胞质流动定量分析。

主要发现

1. 细胞增殖与生长响应
   微流控系统显示1μM IAA处理使活跃生长细胞比例从18%提升至41%，细胞分裂率从6%增至33%。值得注意的是，IAA处理细胞的生长速率达到对照组的3倍。通过轨迹位移分析发现，藻类细胞呈现周期性生长-静止交替模式，而IAA显著延长了生长周期。

2. 化学特异性分析
   结构相似的色氨酸（Trp）展现出比IAA更强的促生长效应，使66%细胞进入生长状态，45%发生分裂。而化学结构无关的苯甲酸（BA）仅增加生长细胞频率，不改变生长速率。内源检测证实Penium能自然合成IAA，但其合成通路关键酶TAA/YUC在藻类中缺失。

3. 转录组特征
   RNA-seq分析揭示IAA和Trp处理引发高度重叠的转录响应：89%的IAA调控基因（3,706个）与Trp响应基因（5,491个）重叠。显著上调的基因包括内膜运输相关GNOM同源物和肌

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