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揭示水杨酸调控叶片衰老褪绿的分子途径
日期:2021-01-19 作者:未知 来源:JIPB 点击:
 叶片递进式、模块化的异化衰老是植物生长发育及其对环境变化适应的关键 策略。主要植物激素乙烯(Ethylene,ET)、水杨酸(Salicylic acid,SA)、茉莉酸(Jasmonic acid,JA和脱落酸(Abscisic acid,ABA)均参与叶片衰老褪绿的调控。然而,相较于其它激素,SA 调控叶片衰老褪绿的信号转导途径 至今仍不清楚。
     JIPB 近日在线发表了复旦大学蒯本科教授团队题为“The NPR1-WRKY46-WRK Y6 signaling cascade mediates probenazole/salicylic acid-elicited lea f senescence in Arabidopsis thaliana”的研究论文。该研究发现,在拟南芥 中由 NPR1、WRKY46 和 WRKY6 共同组成的级联信号在 SA 和一种 SA 合成/抗病诱导 剂,烯丙异噻唑(Probenazole,PBZ)介导的叶片衰老褪绿过程中起关键性的作 用。
    PBZ 诱导水杨酸合成进而引起 NPR1 解聚入核,NPR1 入核后促进 WRKY46 的表 达,WRKY46 进一步靶向 WRKY6 促进叶片的衰老褪绿。
    蒯本科课题组之前的研究发现,抗病诱导剂PBZ不仅能通过诱导ICS1表达 促进拟南芥内源SA的合成,而且还诱导拟南芥叶片的衰老褪绿。本研究发现,PBZ诱导拟南芥叶片衰老褪绿特异性依赖SA信号,而不依赖其它衰老相关激素信号。进一步的研究发现,PBZ通过诱导SA积累促进的NPR1入核过程首先激活了下游基因WRKY46的表达,WRKY46蛋白进一步靶向并正调控另一个衰老相关的WRKY类转录因子WRKY6 的表达,进而促进叶片的衰老褪绿。值得注意的是,NPR1和WRKY46 在蛋白水平上存在相互作用,且该相互作用能够促进WRKY46对靶基因WRKY6的正调控作用;另外,WRKY46还能够通过反馈激活的模式促进NPR1的表达,从而将SA信号放大。本研究结果表明,由NPR1、WRKY46和WRKY6组成的逐级分子调控模块介导了SA/PBZ 触发的叶片衰老褪绿过程。
    蒯本科课题组的主要研究方向之一为叶片衰老的调控,尤其是叶绿素降解的 分子调控机制。2007 年该课题组率先在拟南芥上鉴定到叶绿素a降解的第一个 酶基因 NYE1(Ren et al.2007),该基因也是孟德尔绿粒豌豆性状的主效调控 基因。近年来,课题组在叶片衰老褪绿的转录、表观和磷酸化级联调控研究中取 得了一系列进展(Kuai et al.2018;Wang et al.2019;Zhang et al.2020), 特别是系统的揭示了主要植物激素,包括 ET(Qiu et al.2015)、JA(Zhu et al.2015)、ABA(Gao et al.2016)和光信号(Song et al.2014)等调控叶片 衰老褪绿的分子机制。鉴于 NPR1、WRKY46 和 WRKY6 均是重要的抗病调控因子,本篇论文报道的 NPR1-WRKY46-WRKY6 级联信号有可能在 SA 介导的抗病过程中同 样发挥作用。博士生张鼎宇为该论文的第一作者,已毕业博士生朱政和高炯为共 同第一作者,蒯本科教授为通讯作者,任国栋研究员为共同通讯作者。该研究主要得到了上海市科学技术委员会项目的资助。
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