武汉大学最新《The Plant Journal》文章

　　

生物通报道  近日来自武汉大学生命科学学院及化学系的研究人员在拟南芥脱落酸和细胞分裂素互作的分子机理研究中取得新进展，相关研究成果在线发表在国际植物学权威期刊《The Plant Journal》上。

领导这一研究的是武汉大学生命科学学院的吴燕教授，其早年毕业于武汉大学生物系，1991年以访问学者身份赴德国慕尼黑大学开展研究工作，2000年获得美国洛克菲勒大学博士后学位，2005年回国受聘于武汉大学生命科学学院。主要研究方向为植物抗逆境胁迫的细胞与分子机制研究。

在这篇文章中，研究人员阐明了脱落酸和细胞分裂素二者之间相互调控的分子机理，证实拟南芥种子萌发过程中，内源细胞分裂素含量的提高可以导致拟南芥种子对脱落酸不敏感，使种子提前萌发，提早发育进程；反之，脱落酸也可以通过抑制内源细胞分裂素的合成从而改变细胞分裂素的信号转导。

本研究首次证明细胞分裂素与脱落酸这两种激素对拟南芥生长发育的拮抗调节作用可以通过它们各自信号通路中的响应因子的相互调控得以实现。这一发现，揭示出了细胞分裂素和脱落酸这两种激素相互作用的谜底。

脱落酸是植物体内最重要的植物激素分子之一，它具有控制、气孔关闭、影响种子发芽等重要的生理功能，对于保护植物对抗逆境具有至关重要的作用。关于其信号转导途径的研究对深入认识植物适应性生长的基本规律和植物抗逆性育种具有重要意义。

不久前，中国科学院遗传与发育生物学研究所的李传友实验室和谢旗实验室合作，证实拟南芥E3泛素连接酶RHA2b与RHA2a类似，在脱落酸信号转导途径中起重要作用。RHA2b与RHA2a在氨基酸水平具有较高的同源性（65%），但在表达模式和生理功能方面表现特异性：RHA2a主要在种子萌发及幼苗早期生长中起作用，RHA2b主要在生长发育后期起作用。功能研究表明RHA2a与RHA2b协同调控植物对盐胁迫和干旱胁迫的抗性反应。遗传学分析表明这两个基因在脱落酸信号转导途径中位于蛋白磷酸酶ABI2的下游，与转录因子ABI3/4/5的作用平行。该项研究对深入认识脱落酸信号转导的分子机制提供了新的见解，也对作物抗逆育种具有指导作用。该研究结果在线发表在Plant Physiology杂志上。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Cytokinin antagonizes ABA suppression to seed germination of Arabidopsis by downregulating ABI5 expression

Abscisic acid (ABA) and cytokinin are key hormones controlling plant development. How ABA and cytokinin interplay to control the transition from a dry seed into a young seedling remains elusive. Here we undertook a gain-of-function genetic screen to identify ABA-insensitive mutants during seed germination in Arabidopsis using an estradiol-inducible approach. In the presence of estradiol, one of these mutants gim1 (germination insensitive to ABA mutant 1) exhibited an elevated level of cytokinin that was attributed to the estradiol-induced expression of AtIPT8 that encodes an isopentenyltransferase for the biosynthesis of cytokinins. Our data on OE-2 and Com-1 transgenic plants carrying the ectopically expressing AtIPT8 gene indicated that the elevation of cytokinin level was responsible for the ABA-insensitivity of gim1 seed germination. Further analyses on alterations of gene transcriptomes in the gim1 mutant demonstrated that the expression of some ABA-inducible genes, including ABI5, was reduced, and could not be restored by exogenous ABA treatment. Moreover, we also failed to observe the ABA-mediated repression of a family of cytokinin signal transducers and transcription repressors called type-A ARR4, ARR5 and ARR6 in the gim1 seedlings. Further analysis demonstrated that type-A ARR4, ARR5 and ARR6 could negatively regulate ABI5 expression, and the physical interaction of ABI5 and type-A ARR4, ARR5 and ARR6 proteins was detected. In summary, our study suggests that the interaction of ABA and cytokinin during seed germination and seedling growth can be mediated by the interplay of transcriptional regulators in Arabidopsis.

作者简介：

吴燕　　

职称： 教授、博导 　　
专业：植物发育生物学 　　
研究方向：植物抗逆境胁迫的细胞与分子机制的研究 　　

学历： 　　
学士，1983，武汉大学生物系 　　
硕士，1986，武汉大学生物系 　　
博士，1991，武汉大学生物系 　　

主要工作经历与任职： 　　
2005－现在，教授，武汉大学生命科学学院。 　　
2003－2005，资深研究员，TSRI （研究所），美国加州圣地亚哥。 　　
2000－2003，科学家，Syngenta （公司），美国加州圣地亚哥。 　　
1993－2000，博士后，美国洛克菲勒大学，美国纽约州纽约市。 　　
1991－1993，访问学者，德国墨尼黑大学，德国墨尼黑市。 　　

目前的主要研究领域和兴趣： 　　
ABA信号传导途径的研究 　　
细胞骨架与逆境胁迫的关系 　　
植物抗细菌的基因互作的研究