Plant Cell | 山東農業大學馮明團隊聯合揭示ZAT14家族轉錄因子在調控木質部發育和耐鹽脅迫中的關鍵作用

在維管植物中，木質部不僅承擔著將水分和溶質從根部向上運輸至地上組織的重要功能，還在植物結構支撐與生長發育中發揮著關鍵作用。與此同時，植物能夠通過調節自身發育過程來應對環境脅迫，從而在多變條件下維持生存與繁衍。木質部的發育過程對于鹽脅迫等環境因子的響應尤為顯著。鑒于細胞死亡在木質部分化中的關鍵作用，以及木質部在植物耐鹽機制中的重要性，深入探究鹽脅迫等環境因素如何調控木質部細胞命運的決定，已成為當前研究的重要課題。

近日，山東農業大學園藝科學與工程學院馮明教授團隊聯合瑞典農業科學大學Charles Melnyk教授團隊在國際著名學術期刊The Plant Cell在線發表了題為The ZAT14 family promotes cell death and regulates expansins to affect xylem formation and salt tolerance in Arabidopsis的研究論文（馮明教授為該論文的第一作者兼并列通訊作者），揭示了ZAT14家族轉錄因子通過促進細胞死亡及調控擴張蛋白影響擬南芥木質部形成與耐鹽性的分子機制，為植物維管發育和耐鹽脅迫提供了新的理論參考。

前期研究表明，ZAT14在根冠細胞的程序性細胞死亡中發揮調控作用。本研究發現，該轉錄因子家族成員（包括ZAT14, ZAT5, ZAT14L, ZAT15）同樣在木質部細胞中表達，而PCD過程也是木質部正常發育的關鍵環節。功能缺失實驗顯示，ZAT14家族基因突變體出現了原生木質部導管發育不連續的表型。進一步機制解析表明，ZAT14作用于初生木質部分化關鍵調控因子VND7的下游。此外，本研究還揭示了根尖分生組織關鍵因子PLT2對該家族基因的轉錄抑制：PLT2通過限制其在分生區的表達，使其特異性地定位于成熟分化細胞。值得注意的是，PLT2還能夠抑制由ZAT14過表達所誘導的細胞死亡，以及由VND7-GR系統所觸發的異位木質部形成。

鹽脅迫處理同樣會引發不連續木質部的形成。本研究還發現，鹽脅迫能特異性降低ZAT14家族基因在維管束細胞中的表達，但不影響其在根冠細胞中的表達水平。進一步機制研究表明，ZAT14蛋白能夠直接結合多個受鹽脅迫誘導的擴展蛋白基因的啟動子區域，并抑制其轉錄?；谝陨辖Y果，作者鑒定出了一條由鹽脅迫觸發、經由ZAT14-EXPAs模塊傳導、最終影響木質部完整性的“Salinity–ZAT14–EXPAs–Xylem gap”調控通路。

馮明課題組簡介：

馮明，山東農業大學園藝科學與工程學院課題組組長，教授，博導，國家級海外高層次人才，泰山學者青年專家。前期以月季、針葉樹、擬南芥等植物材料解析嫁接愈合及維管束發育等機制，以第一作者或通訊作者（含并列）發表Nature Plants （2篇）、The Plant Cell、Molecular Plant等論文。目前課題組立足于園藝植物的無性繁殖與維管束發育機制研究，為良種繁育提供理論與技術支持。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koaf271