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植物激素信號(hào)協(xié)同抑制種子萌發(fā)的新機(jī)制
種子作為大多數(shù)開花植物的繁殖體系，在植物的生命周期中扮演極其重要的角色。種子萌發(fā)過(guò)程受到植物體內(nèi)多種信號(hào)物質(zhì)和外界環(huán)境因子的精密調(diào)控。不利逆境脅迫條件誘導(dǎo)植物合成脫落酸(ABA)激素，從而抑制種子萌發(fā)和萌發(fā)后生長(zhǎng)發(fā)育。有趣的是，生長(zhǎng)素(IAA)或茉莉酸(JA)激素能進(jìn)一步增強(qiáng)ABA的生物學(xué)功能抑制種子萌發(fā);然而，IAA和JA激活A(yù)BA信號(hào)反應(yīng)的協(xié)同作用及潛在的分子機(jī)制尚不清楚。
中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園植物環(huán)境適應(yīng)性研究組近期發(fā)現(xiàn)，外源同時(shí)施加IAA和JA能顯著增強(qiáng)ABA誘導(dǎo)的種子萌發(fā)延遲，暗示IAA和JA在激活A(yù)BA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方面具有協(xié)同功能。相一致的是，內(nèi)源IAA的生物合成、感知和信號(hào)傳遞對(duì)于JA激活的ABA反應(yīng)也是必需的。機(jī)理研究表明，IAA信號(hào)途徑關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子ARF10/ARF16能與JA信號(hào)途徑重要抑制子JAZ蛋白相互作用。遺傳學(xué)表型分析發(fā)現(xiàn)，JA激活A(yù)BA反應(yīng)依賴于ARF10/ARF16轉(zhuǎn)錄因子，且ARF16基因高表達(dá)能部分彌補(bǔ)內(nèi)源JA信號(hào)的缺失。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ARF10/ARF16能與ABA信號(hào)途徑核心轉(zhuǎn)錄因子ABI5相互作用形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，并位于ABI5上游發(fā)揮作用。ARF16能激活A(yù)BI5的轉(zhuǎn)錄功能，而JAZ蛋白競(jìng)爭(zhēng)性抑制ARF16-ABI5之間的互作，并拮抗它們的調(diào)控功能。
綜上所述，該研究不僅發(fā)現(xiàn)了IAA和JA能協(xié)同激活A(yù)BA信號(hào)抑制種子萌發(fā)，而且進(jìn)一步揭示了ARF10/ARF16通過(guò)與JAZ和ABI5等蛋白直接互作，從而協(xié)同整合IAA、JA和ABA信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。這對(duì)于人們深入理解植物整合內(nèi)源多種激素信號(hào)精密調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育及環(huán)境適應(yīng)性具有重要科學(xué)意義，也可為農(nóng)作物優(yōu)良品種培育和作物馴化提供理論依據(jù)。
相關(guān)研究結(jié)果近期以 Auxin contributes to jasmonate-mediated regulation of abscisic acid signaling during seed germination in Arabidopsis 為題在植物學(xué)經(jīng)典期刊 ThePlant Cell 上在線發(fā)表。梅松博士后和張明輝在讀博士研究生為該文第一作者，胡彥如研究員為該文通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院青促會(huì)與云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
圖1.IAA和JA協(xié)同激活A(yù)BA信號(hào)抑制種子萌發(fā)
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