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研究團隊揭示兩種植物激素除了“相殺” 還可協(xié)同調(diào)控植物生長的現(xiàn)象

2021-07-07 10:32:42 來源：中國科學報

日前，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所儲成才研究團隊揭示，植物逆境激素脫落酸（ABA）與促生長類激素油菜素甾醇（BR）之間除了“相殺”，還可協(xié)同調(diào)控植物生長的現(xiàn)象及分子機制。相關(guān)研究7月5日在線發(fā)表于《自然—植物》。

ABA和BR是兩類重要的植物激素，前者與植物對環(huán)境脅迫的響應(yīng)緊密相關(guān)，被視為典型的逆境激素；后者在促進植物生長發(fā)育中具有重要功能，為促生長類激素。研究人員很早就關(guān)注到二者的“相殺”：一種物質(zhì)（或過程）被另一種物質(zhì)（或過程）所阻抑的拮抗現(xiàn)象。

“值得注意的是，也有零星的基因表達或生理數(shù)據(jù)暗示ABA和BR信號之間存在協(xié)同作用的可能性。”儲成才在接受《中國科學報》采訪時說。然而，人們一直未能確切觀察到這一協(xié)同作用的可見表型。ABA和BR間是否存在協(xié)同以及如何進行協(xié)同調(diào)控，成為激素研究領(lǐng)域的一個待解之謎。

此次，研究人員發(fā)現(xiàn)，低濃度（10μM）ABA在幼苗葉片發(fā)育特定時間窗口促進了水稻幼苗葉片傾角的增加，并非如報道的高濃度ABA那樣起抑制作用；且這一促進作用依賴于健全的BR合成以及信號傳導途徑。隨后轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，近60%的低濃度ABA響應(yīng)基因能被油菜素類酯（BL）同向誘導，而僅有1%的低濃度ABA響應(yīng)基因被BL反向調(diào)控。“這表明植物體在轉(zhuǎn)錄水平上對低濃度ABA和BL的早期響應(yīng)以協(xié)同而非拮抗為主導。”論文共同通訊作者、副研究員唐九友說。

進一步機制分析揭示，ABA通過快速、輕度誘導BR合成調(diào)控基因OsGSR1的表達來有限度、非持續(xù)地激活BR合成與信號。且ABA調(diào)控OsGSR1表達僅依賴于ABA信號核心轉(zhuǎn)錄因子ABI3，而非ABI5。此外，通過鹽脅迫處理分析發(fā)現(xiàn)，早期有限度的BR信號激活或OsGSR1的正常表達在低濃度ABA介導的鹽脅迫耐受性中，同樣發(fā)揮關(guān)鍵作用。有意思的是，在高濃度ABA處理下，ABA和BR的協(xié)同效應(yīng)并不能被有效檢測到，暗示植物體可能采用不同的適應(yīng)性策略應(yīng)對不同程度的環(huán)境脅迫。

該研究明確了ABA與BR之間協(xié)同交互作用的存在，并揭示了這一協(xié)同作用部分依賴ABI3-OsGSR1模塊的分子機制，為全面闡明逆境激素與生長激素間的復雜交互作用提供了新的切入點。這提示人們，在作物逆境耐受性改良中，有必要考慮植株對不同程度脅迫的差異化適應(yīng)機制，以確保獲得適度逆境耐受性的同時不至于對作物生長發(fā)育造成不利影響。

標簽：植物激素協(xié)同調(diào)控植物生長分子機制