近日，西雙版納熱帶植物園胡彥如研究員（第五批優(yōu)秀會(huì)員）團(tuán)隊(duì)在激素信號(hào)調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)領(lǐng)域的研究取得新進(jìn)展。 種子作為大多數(shù)開(kāi)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(lài)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The Plant Cell (https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac362/6896260)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。 
圖1. IAA和JA協(xié)同激活A(yù)BA信號(hào)抑制種子萌發(fā)（Mei et al., 2022, Plant Cell） CO（CONSTANS）轉(zhuǎn)錄因子是植物光周期和生物鐘信號(hào)途徑調(diào)控開(kāi)花過(guò)程的關(guān)鍵決定因子之一，是植物學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)注和研究的“明星”蛋白。在長(zhǎng)日照條件下，CO能直接激活FT基因的表達(dá)，從而促進(jìn)植物開(kāi)花過(guò)程。有趣的是，CO基因除了在幼葉微管組織中表達(dá)誘導(dǎo)開(kāi)花，還可以在幼葉的葉肉細(xì)胞以及根部強(qiáng)烈表達(dá)。但是，幼葉的葉肉細(xì)胞以及根部表達(dá)的CO具有什么重要生物學(xué)功能呢？到目前為止，尚未見(jiàn)相關(guān)研究報(bào)道。 該研究組近期研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥幼苗中CO基因的表達(dá)以及蛋白合成均響應(yīng)JA激素�；蚬δ芊治霰砻�，在長(zhǎng)日照環(huán)境下，CO蛋白負(fù)調(diào)控JA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。co功能缺失突變體相較于野生型對(duì)JA的敏感性顯著增強(qiáng)，表現(xiàn)為主根生長(zhǎng)抑制更明顯及花青素含量增加等；相反，CO高表達(dá)轉(zhuǎn)基因植物對(duì)JA的敏感性降低。與表型相一致的是，CO蛋白能抑制某些JA信號(hào)通路下游響應(yīng)基因的表達(dá)，且參與調(diào)控JA信號(hào)的晝夜節(jié)律性。 進(jìn)一步分子機(jī)理研究表明，CO能與JA信號(hào)途徑關(guān)鍵抑制子JAZ蛋白相互作用形成復(fù)合體。遺傳學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，CO調(diào)控JA反應(yīng)依賴(lài)于COI1受體，且拮抗MYC2轉(zhuǎn)錄因子的生物學(xué)功能。此外，CO還能與bHLH轉(zhuǎn)錄因子家族IIId亞族成員bHLH3和bHLH17相互作用。CO促進(jìn)bHLH17轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合能力以及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能；相反，JAZ蛋白抑制CO和bHLH17的轉(zhuǎn)錄功能，且能競(jìng)爭(zhēng)性抑制CO和bHLH17之間的相互作用。 綜上所述，該研究不僅發(fā)現(xiàn)了CO蛋白除調(diào)控開(kāi)花以外新的重要生物學(xué)功能，還在分子水平解析了CO與JAZ及bHLH17 等蛋白互作調(diào)控JA反應(yīng)的遺傳機(jī)理。這對(duì)于人們深入理解JA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和植物環(huán)境適應(yīng)性的調(diào)控機(jī)理均具有重要科學(xué)意義。相關(guān)研究結(jié)果以CO interacts with JAZ repressors and bHLH subgroup IIId factors to negatively regulate jasmonate signaling in Arabidopsis seedlings為題在植物學(xué)經(jīng)典期刊The Plant Cell (https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac331/6847299)上在線發(fā)表。韓笑副研究員（青促會(huì)會(huì)員）和奎夢(mèng)漪在讀博士生為該文共同第一作者，胡彥如研究員為通訊作者。以上兩項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)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2. CO負(fù)調(diào)控植物幼苗的JA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程（Han et al., 2022, Plant Cell）
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