生物通报道  来自中国科学院遗传与发育生物学研究所的研究人院在茉莉酸调控根尖干细胞维持和根生长研究中取得重要进展，相关研究结果于2011年9月28日在线发表于国际植物学领域著名杂志《The Plant Cell》（近5年平均影响因子为10.69）上。

文章的通讯作者是中国科学院遗传与发育生物学研究所的李传友研究员，博士研究生陈谦和副研究员孙加强为该论文的共同第一作者。本研究得到了科技部和国家自然科学基金委重大研究计划项目的资助。

茉莉酸作为一种与抗逆性密切相关的植物激素，主要调控植物对昆虫侵害、病原菌侵染和机械伤害的抗性反应，同时也参与调控根系生长、配子发育及成熟衰老等发育过程。早在二十世纪八十年代初，人们就认识到茉莉酸抑制植物生长，但对茉莉酸实现这一生理功能的细胞学和分子机制并不清楚。

在这篇文章中，研究人员发现茉莉酸对拟南芥主根生长的抑制作用体现在对细胞分裂和细胞伸长的影响上。同时，茉莉酸改变了根尖干细胞微环境的细胞学结构，包括引起静止中心(QC)细胞的非正常分裂和根冠干细胞的非正常分化，并导致根分生组织活性降低。茉莉酸所引起的这些细胞学变化与生长素途径的干细胞转录因子基因PLETHORA (PLT)突变导致的表型类似。凝胶阻滞、染色质免疫共沉淀及其它分子生物学实验表明，茉莉酸信号途径的重要转录因子MYC2直接结合PLT1/2的启动子并抑制其表达。

因为生长素途径通过上调PLT的表达正向调控根尖干细胞的维持和根分生组织活性，而新研究发现茉莉酸通过下调PLT的表达而负向调控根尖干细胞维持和根分生组织活性，因此这项工作揭示了茉莉酸和生长素拮抗互作调控根尖干细胞维持和主根生长的新机制。这一研究工作表明，通过不同激素信号间的相互作用协调生长发育进程可能是植物在长期进化过程中形成的对环境响应的普遍机制。

（生物通：何嫱）
 
生物通推荐原文摘要：

The Basic Helix-Loop-Helix Transcription Factor MYC2 Directly Represses PLETHORA Expression during Jasmonate-Mediated Modulation of the Root Stem Cell Niche in Arabidopsis

The root stem cell niche, which in the Arabidopsis thaliana root meristem is an area of four mitotically inactive quiescent cells (QCs) and the surrounding mitotically active stem cells, is critical for root development and growth. We report here that during jasmonate-induced inhibition of primary root growth, jasmonate reduces root meristem activity and leads to irregular QC division and columella stem cell differentiation. Consistently, jasmonate reduces the expression levels of the AP2-domain transcription factors PLETHORA1 (PLT1) and PLT2, which form a developmentally instructive protein gradient and mediate auxin-induced regulation of stem cell niche maintenance. Not surprisingly, the effects of jasmonate on root stem cell niche maintenance and PLT expression require the functioning of MYC2/JASMONATE INSENSITIVE1, a basic helix-loop-helix transcription factor that involves versatile aspects of jasmonate-regulated gene expression. Gel shift and chromatin immunoprecipitation experiments reveal that MYC2 directly binds the promoters of PLT1 and PLT2 and represses their expression. We propose that MYC2-mediated repression of PLT expression integrates jasmonate action into the auxin pathway in regulating root meristem activity and stem cell niche maintenance. This study illustrates a molecular framework for jasmonate-induced inhibition of root growth through interaction with the growth regulator auxin.

作者简介：

李传友

博士，研究员，博士生导师

1991年山东农业大学学士；1994年山东农业大学硕士；1999年中国科学院遗传研究所博士。1999年至2003年，MSU-DOE  Plant  Research  Laboratory博士后。2003年中国科学院“****”入选者，2004年国家杰出青年科学基金获得者。

研究方向：植物激素茉莉酸的生理功能及其作用机理

1.以番茄为模式系统研究植物对昆虫抗性反应的分子机理

以番茄为模式系统，以经典的蛋白酶抑制剂为抗性标记基因，通过筛选抗性缺失突变体鉴定并分离植物对昆虫的抗性反应信号传导途径中的重要基因。目前已筛选到的番茄突变体主要分为两类：一类对系统素的识别发生了缺陷；另一类是JA的生物合成或信号传导发生了缺陷。采用图位克隆的方法成功地从番茄基因组中分离了控制JA合成的两个基因Spr2和JL1，目前正在进行生物学功能的研究。以茉莉酸合成突变体spr2和茉莉酸识别突变体jai1为材料，采用嫁接实验证明，在植物系统性抗性反应中进行长距离运输的信号分子是JA而不是传统认为的系统素，系统素的作用在于调控JA的生物合成。这是对本领域现有工作模型的重要修正。过量表达系统素前体基因（Prosystemin）的转基因番茄（35S::PS）组成型地表达高水平的抗性相关蛋白，表明在35S::PS植物中受伤反应始终处于开启的状态。目前我们正在以35S::PS为基础材料大规模筛选系统素/茉莉酸途径的抑制子突变。对更多突变体的表型分析、相应基因的分离和功能研究将会为最终阐明植物对昆虫抗性反应的遗传机理奠定基础。在此基础上通过对抗性信号传导途径中关键基因的遗传工程操作提高植物对昆虫的抗性。该项研究的长远目标是建立一种依靠植物自身的抗性因而是对环境友好的、可持续的控制农业害虫的策略。

2.以拟南芥为模式研究茉莉酸与其它激素互作调控生长发育和抗逆反应的分子机制

茉莉酸在植物的生长发育和抗逆反应两个方面都具有重要调控作用。大量研究表明茉莉酸的这些生理功能是通过与其它植物激素的相互作用实现的。我们以拟南芥为模式研究茉莉酸与其它激素互作协调植物的生长发育和抗性反应的分子基础。

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