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植物如何對(duì)非常微弱的機(jī)械性刺激——觸碰做出響應(yīng)是非常有趣的科學(xué)問題。含羞草、捕蠅草等植物在被觸碰后會(huì)迅速做出運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，而大多數(shù)植物對(duì)觸碰的響應(yīng)需要經(jīng)過一段時(shí)間才能觀察到。研究發(fā)現(xiàn)，用毛刷觸碰擬南芥的每個(gè)葉片10次以上，將這種處理每天進(jìn)行2次并持續(xù)2周后，就能觀察到植物生長明顯受到抑制：表現(xiàn)為葉片綠色加深、蓮座直徑變小以及開花延遲。植物由于觸摸刺激而產(chǎn)生的形態(tài)上的變化被稱為接觸性形態(tài)建成(thigmomorphogenesis)。接觸性形態(tài)建成具有重要的生態(tài)學(xué)意義，長期的接觸性刺激使植物高度變矮，但也擁有更加粗壯的莖稈，對(duì)病蟲害的抗性也隨之增強(qiáng)。利用接觸性刺激增加農(nóng)作物的抗性和產(chǎn)量其實(shí)早被廣大勞動(dòng)人民廣泛采用。稻田養(yǎng)鴨不僅除去了雜草和害蟲，鴨子的踩踏和活動(dòng)刺激水稻分蘗旺盛，有效穗數(shù)大大增加。在日本，人們還有踏麥(mugifumi)的習(xí)俗，目的是使麥苗長得更粗壯、產(chǎn)量更高。

然而，人們對(duì)于接觸性形態(tài)建成的分子機(jī)理認(rèn)識(shí)還非常有限。已有的研究表明，觸碰后植物中赤霉素水平降低是植物生長被抑制的直接原因。此外，植物激素茉莉酸途徑也正向調(diào)控接觸性形態(tài)建成。那么，是否還有其它的激素路徑參與調(diào)控接觸性建成?茉莉酸途徑與赤霉素途徑是否有聯(lián)系?中國科學(xué)院昆明植物研究所植物與其它生物互作專題組發(fā)現(xiàn)，擬南芥被觸碰后很多乙烯途徑基因的轉(zhuǎn)錄水平快速變化，植物釋放更多的乙烯，積累更多的信號(hào)傳遞關(guān)鍵蛋白ETHYLENE INSENSITIVE3 (EIN3)，說明乙烯途徑很可能參與調(diào)控接觸性形態(tài)建成。進(jìn)一步的乙烯途徑突變體遺傳分析及生化實(shí)驗(yàn)表明：乙烯途徑負(fù)調(diào)控接觸性形態(tài)建成，EIN3蛋白通過結(jié)合在赤霉素降解基因GIBBERELLIN 2-OXIDASE8(GA2ox8)啟動(dòng)子的ATGCAT基序，抑制該基因的表達(dá)，阻止觸碰刺激后活性赤霉素GA4含量的進(jìn)一步降低。此外，該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了茉莉酸與赤霉素途徑之間的聯(lián)系：茉莉酸途徑的核心轉(zhuǎn)錄因子MYC2與的另一個(gè)赤霉素降解基因GA2ox7的啟動(dòng)子的G-box元件結(jié)合，使該基因在植物受到觸碰后高表達(dá)，從而引起GA4水平下降，植物產(chǎn)生生長受抑制表型。該研究所揭示的茉莉酸和乙烯一正一負(fù)調(diào)控赤霉素代謝基因、精細(xì)控制觸碰后植物生長發(fā)育的分子機(jī)理，加深了人們對(duì)于接觸性形態(tài)建成的理解，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

近日，相關(guān)研究成果以Ethylene and jasmonate signaling converge on gibberellin catabolism during thigmomorphogenesis in Arabidopsis為題在線發(fā)表于Plant Physiology上，王蕾副研究員為論文第一作者,吳建強(qiáng)研究員為該論文的通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金(31770301, 31470382)的支持。