菜素内酯和活性氧相互依赖调控植物根系建成

根系的可塑性发育是植物适应周围多变环境的重要基础，根尖干细胞的分裂能力和时机对于精准的建立“放射状”的根形态结构具有重要的意义。根基本组织 （ground tissue） 由形成到成熟的过程依赖于内皮层-皮层起始细胞以及内皮层细胞平周分裂的能力。但目前植物内源激素信号与外界环境信号如何协同调控根尖干细胞平周分裂来影响根系建成的分子机制仍不明确。

2021年10月24日，山东大学白明义研究团队在New Phytologist在线发表了题为Integrated regulation of periclinal cell division by transcriptional module of BZR1-SHR in Arabidopsis roots的研究论文，揭示了内源植物激素油菜素内酯 （BR） 和活性氧信号过氧化氢 （H2O2） 相互依赖调控根尖干细胞平周分裂的分子机理。

为研究BR在植物根系发育中的功能，作者分析了BR缺失突变体det2-1、BR不敏感突变体bri1-116和BR活性增强突变体bzr1-1D在根系发育过程中的表型，发现根系基本组织由形成到成熟的过程中，根尖干细胞的平周分裂频率在det2-1和bri1-116中显著降低，而在bzr1-1D中显著升高。外源BR处理能恢复det2-1平周分裂降低的表型而对bri1-116的表型没有影响。为进一步探究BZR1及其同源基因在根系建成中的功能，作者构建了一个新的BZR1及其5个同源基因都功能降低的弱六缺突变体bzr-hw，并发现根尖干细胞的平周分裂频率在bzr-hw中也显著降低。这些结果表明，BR和BZRs在根尖干细胞平周分裂中起着重要的调控作用。