近日,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)吳健教授團(tuán)隊(duì)在Nature Plants期刊上發(fā)表題為“GhZAT11 triggers wound-activated bud growth by accelerating sugar transport and cell division”的研究成果。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院吳健教授為論文通訊作者,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士研究生李靜如(已畢業(yè),現(xiàn)為北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院講師)和碩士研究生劉暢(已畢業(yè),現(xiàn)在多倫多大學(xué)攻讀博士學(xué)位)為論文共同第一作者。
該研究發(fā)現(xiàn),在唐菖蒲、大蒜、洋蔥等多種園藝球根植物中,損傷均能顯著加速芽“休眠—生長”生理轉(zhuǎn)變。損傷迅速誘導(dǎo)了球莖內(nèi)JA的積累,而施加JA合成抑制劑則可完全阻斷損傷的促生長轉(zhuǎn)變效應(yīng),證明JA是損傷觸發(fā)芽生長轉(zhuǎn)變不可或缺的關(guān)鍵信號分子。
通過進(jìn)一步的分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)等實(shí)驗(yàn),該研究發(fā)現(xiàn),損傷/JA信號通過激活轉(zhuǎn)錄因子GhZAT11發(fā)揮作用。在感知損傷或JA信號后,GhZAT11被迅速誘導(dǎo)表達(dá),直接結(jié)合并激活下游兩個關(guān)鍵基因表達(dá):蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GhSUT4和細(xì)胞周期基因GhCYCD2;1。GhSUT4促進(jìn)蔗糖通過質(zhì)外體途徑從球莖快速轉(zhuǎn)運(yùn)至芽的頂端分生組織。GhCYCD2;1驅(qū)動芽內(nèi)細(xì)胞周期從G1期進(jìn)入S期,從而激活芽中細(xì)胞的快速分裂。
該研究團(tuán)隊(duì)提出了GhZAT11介導(dǎo)的損傷誘導(dǎo)芽生長轉(zhuǎn)變工作模型:當(dāng)球根作物遭受損傷時,迅速觸發(fā)的JA信號“喚醒”了中樞轉(zhuǎn)錄因子GhZAT11。GhZAT11隨后啟動“雙重動員”:一方面上調(diào)GhSUT4,將儲存的蔗糖調(diào)運(yùn)至頂端分生組織;另一方面上調(diào)GhCYCD2;1,解除細(xì)胞周期的阻滯,開啟旺盛的細(xì)胞分裂。通過這種“糖分供給”與“細(xì)胞增殖”的精準(zhǔn)協(xié)同,休眠芽被成功激活,迅速轉(zhuǎn)入生長階段。
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損傷誘導(dǎo)芽生長轉(zhuǎn)變工作模型
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