生命学院白明义团队揭示油菜素内脂调控植物光氧化伤害新机制

发布日期:2020-06-04 字号:  点击次数:

6月2日,山东大学生命科学学院、植物发育与环境适应生物学教育部重点实验室白明义教授团队在植物甾醇类激素油菜素内脂的功能研究方面取得重要进展。相关研究结果以“The miR396-GRFs Module Mediates the Prevention of Photo-oxidative Damage by Brassinosteroids during Seedling De-Etiolation in Arabidopsis”为题发表于植物学领域顶级期刊The Plant Cell。该论文以山东大学为第一和通讯作者单位,博士研究生王灵燕和博士后田延臣为该论文的共同第一作者,山东大学樊敏副研究员和白明义教授为该论文的共同通讯作者,中国科学院青岛生物能源与过程研究所付春祥研究员参与了该项工作。

植物的种子在土壤中萌发后,下胚轴快速伸长,同时形成顶端弯钩和黄化的子叶,此过程称为暗形态建成。幼苗一旦破土而出,光照会诱导黄化苗子叶打开并且转绿。植物黄化幼苗见光后的正常转绿是植物由异养生长向光合自养生长转变的关键节点,对于植物的生长和生存至关重要。油菜素内酯(BRs)是一类对植物生长发育起重要作用的植物甾醇类激素,它在植物幼苗的暗形态建成过程当中起着非常关键的作用,但油菜素内酯是否在植物幼苗从暗形态建成到光形态建成转变过程中发挥功能尚不清楚。

该研究发现,BRs缺失突变体和BRs不敏感突变体在暗中生长4-8天,然后见光2天,幼苗的转绿能力都显著低于野生型。进一步检测发现BRs突变体det2-1相较于野生型积累了过量的原叶绿素酸酯,且det2-1的转绿表型和原叶绿素酸酯含量高度富集的表型都能够被功能获得型突变体bzr1-1D所抑制。遗传分析表明,BZR1介导的植物幼苗转绿需要PIFs。该研究进一步发现BZR1和PIFs协同诱导生长调节因子GRF7和GRF8的表达。在grf突变体或通过过表达microRNA396a来抑制GRFs的功能,都导致植物幼苗积累超高量的原叶绿素酸酯,出现严重的光漂白现象。BZR1、PIF4和GRF7彼此相互作用,协同调控编码叶绿素生物合成关键酶基因的表达,进而促进植物黄化幼苗转绿。综上,该研究结果揭示了BRs在拟南芥幼苗去黄化过程中的重要作用,为解析植物黄化幼苗见光后早期光形态建成的分子机制提供了新的见解。

油菜素内酯调控植物幼苗光氧化伤害的作用模式图

该研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金和中国博士后创新人才支持计划的的资助。白明义教授课题组长期从事激素调控植物生长发育和碳-氮平衡利用的分子机制研究,相关研究成果在Nature CommunicationsThe Plant Cell等发表系列研究论文。这些研究工作一方面加深了对植物激素功能的认识,另一方面也为利用植物激素培育高产抗逆新品种提供了理论指导和技术支持。

文章链接:http://www.plantcell.org/content/early/2020/06/02/tpc.20.00057

【 作者:白明义  来源:生命学院   责任编辑:荆子曌 】

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