Nature Plants重新揭示生长素对根系生长的调节作用
近日,奥地利科学技术研究所的Jiří Friml课题组在Nature Plants在线发表了一篇题为“Rapid and reversible root growth inhibition by TIR1 auxin signalling”的研究论文,利用微流体、活体成像、基因工程和计算机模拟等方法,在拟南芥中重新研究了生长素对根系伸长的抑制作用。
该研究发现,拟南芥的根系生长对生长素吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)的响应非常迅速,纳摩尔浓度的IAA即可抑制根系伸长,并且IAA处理后的短期响应和长期响应非常类似,表明在两种情况下具有共同的调控机制。同时,该研究还分析了生长素从培养基去除后的根系响应,根系增长速率快速恢复,几乎没有滞后期,表明根系生长对培养基中的IAA的极度敏感。该研究进一步将生长素处理延长至80分钟后去除生长素,发现植物根系仍然可以快速恢复生长,因此否定了生长素对根长的长期重编程,并且排除了生长素诱导基因的转录翻译参与该反应的可能性。因此,该研究指出,生长素介导的生长抑制在整个过程中均不涉及转录组重编程,而当生长素浓度降低时能够非常快速地响应。
该研究还指出,生长素必须通过质膜触发生根系生长的抑制反应,同时通过实验表明细胞内生长素浓度([IAA]cell)是生长抑制的基础。该研究通过模型和拟合剂量反应曲线,表明生长素介导的生长抑制取决于细胞内IAA积累,而触发生长抑制的生长素受体位于细胞内部。该研究指出,生长素触发的生长抑制是一个从细胞内生长素感知开始的过程,但不涉及通常与核TIR1(受体)相关的转录组重编程。该项研究还指出TIR1/AFB-Aux /IAA共受体复合体的形成对于根系生长调节是必需的,暗示该信号通路的新型非转录分支。
总之,该研究结果颠覆了目前对生长素对根生长调节的理解,并提出了另一种可能是非转录的,经典生长素途径的信号输出。