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云南大学余迪求团队阐明植物激素茉莉酸协同脱落酸调控种子萌发的分子机制

点击次数:105 发布时间:2020-10-09

种子萌发是开花植物生活史中的一个关键阶段,受到植物体内多种信号物质和外界环境因子的精细调控。例如,各种不利环境因子可诱导植物合成脱落酸激素(Abscisic acid, ABA)从而抑制种子萌发和萌发后生长发育。然而,植物种子只有在适宜的环境条件下萌发,才有可能发育成正常的植株。前人研究表明,茉莉酸(Jasmonate, JA)是植物体内一类十分重要的生长调节物质,参与调控植物的生长发育及对环境因子的响应,如在一些作物及拟南芥中抑制种子萌发过程,然而相应的分子调控机理及信号传导通路仍不清楚。

 

2020年10月6日,云南大学余迪求研究员团队与美国密西根大学Gregg A. Howe教授合作在The Plant Cell 发表了题为Molecular Mechanism Underlying the Synergetic Effect of Jasmonate on Abscisic Acid Signaling during Seed Germination in Arabidopsis的研究论文,揭示了茉莉酸协同脱落酸信号延迟种子萌发的分子机制。

 

 该研究发现,外源施加茉莉酸能增强脱落酸信号延迟种子萌发;相反,阻断内源茉莉酸信号通路则使种子快速萌发,如jaz突变体对ABA敏感。进一步机理研究表明,茉莉酸信号途径重要抑制子JAZ蛋白能与ABI3转录因子相互作用,从而形成蛋白复合物。此外,JAZ蛋白能抑制ABI3和ABI5的转录活性。遗传表型分析发现,JA激活ABA信号需要ABI3和ABI5的功能。过表达ABI3ABI5基因可以恢复茉莉酸信号缺失突变体(如coi1-2对ABA不敏感表型。

 

 

茉莉酸激活脱落酸信号工作模型图。在适宜环境下,JAZ蛋白能与ABI3/ABI5相互作用,并抑制了ABI3和ABI5的转录活性,进而抑制了ABA信号,使种子萌发。当种子受到逆境胁迫时,JA合成增加,JAZ蛋白降解,释放出ABI3和ABI5;与此同时ABA的合成也增加,激活了ABI3/ABI5的转录,从而延迟种子萌发过程。

 

综上所述,茉莉酸信号途径的JAZ抑制蛋白可与ABI3和ABI5转录因子相互作用形成转录复合物,从而精密调控ABA信号转导及种子萌发过程。

 

中国科学院西双版纳热带植物园已毕业潘金晶博士为该论文di一作者,云南大学省部共建生物资源保护与利用国家重点实验室余迪求研究员为通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金等项目的资助。

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