本網(wǎng)訊 植物在生長(zhǎng)中常遇到蟲(chóng)害取食造成傷口，但植物傷口愈合機(jī)制尚未完全清楚。近日，我校園藝學(xué)院蔬菜器官發(fā)育與逆境適應(yīng)團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖植物學(xué)期刊《Molecular Plant》上在線(xiàn)發(fā)表題為《The JA-to-ABA signaling relay promotes lignin deposition for wound healing in Arabidopsis》的研究論文，揭示了茉莉酸（JA）信號(hào)通過(guò)MYCs-RAP2.6模塊在植物傷口愈合過(guò)程中調(diào)控木質(zhì)素持續(xù)累積的關(guān)鍵作用。
該研究通過(guò)在植物葉片中建立不同的損傷模式，發(fā)現(xiàn)損傷的方式直接導(dǎo)致不同的生長(zhǎng)素分布模式。缺乏生長(zhǎng)素高濃度積累的損傷形式，使得傷口處僅發(fā)生愈合而不是再生。該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，植物細(xì)胞在損傷后1小時(shí)內(nèi)就快速累積木質(zhì)素，且積累量隨時(shí)間逐漸增加（圖1）。茉莉酸（JA）作為植物響應(yīng)傷口的快速信號(hào)，在植物損傷信號(hào)傳導(dǎo)中扮演著重要角色。在缺少JA受體的突變體中，損傷細(xì)胞周?chē)哪举|(zhì)素沉積顯著減少。本研究通過(guò)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析鑒定到一個(gè)持續(xù)響應(yīng)傷口的轉(zhuǎn)錄因子RAP2.6，該因子與木質(zhì)素合成基因共表達(dá)。在rap2.6突變體中，木質(zhì)素合成基因的傷口響應(yīng)被顯著抑制，傷口處木質(zhì)素沉積顯著減少，并且對(duì)JA信號(hào)響應(yīng)減弱（圖2）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，JA信號(hào)傳導(dǎo)中心的轉(zhuǎn)錄因子MYC2能夠直接結(jié)合RAP2.6啟動(dòng)子區(qū)域的G-box（CACATG）基序，并激活RAP2.6轉(zhuǎn)錄。這些結(jié)果表明RAP2.6在JA介導(dǎo)的傷口木質(zhì)素沉積中起著關(guān)鍵作用。
圖1. 木質(zhì)素在葉片傷口處快速且持續(xù)合成
JA傷口響應(yīng)是瞬時(shí)的，當(dāng)JA信號(hào)通路被阻斷時(shí)，RAP2.6的持續(xù)響應(yīng)顯著減弱，進(jìn)一步證實(shí)了JA信號(hào)對(duì)RAP2.6表達(dá)的持久影響。更進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)， 脫落酸（ABA）持續(xù)響應(yīng)傷口，當(dāng)阻斷ABA合成時(shí)，RAP2.6的傷口響應(yīng)受到抑制，且木質(zhì)素沉積相應(yīng)減少（圖2）。
圖2. RAP2.6正向促進(jìn)傷口木質(zhì)素沉積
這種影響在JA信號(hào)被阻斷的背景下變得更加明顯，表明ABA在JA信號(hào)減弱時(shí)，起到了維持RAP2.6表達(dá)和促進(jìn)木質(zhì)素沉積的補(bǔ)償作用。最后研究人員通過(guò)RNA-seq和ChIP-seq分析揭示，轉(zhuǎn)錄因子MYC2/3直接作用于A(yíng)BA生物合成基因NCED3和BCH2上游的G-box基序并促進(jìn)它們的表達(dá)。當(dāng)ABA生物合成的關(guān)鍵基因NCED3發(fā)生突變后，RAP2.6對(duì)傷口的響應(yīng)和傷口部位的木質(zhì)素沉積在對(duì)JA的響應(yīng)上也出現(xiàn)明顯的減弱。這表明，JA信號(hào)通過(guò)激活MYC2/3來(lái)促進(jìn)ABA的生物合成，進(jìn)而在傷口部位維持木質(zhì)素的積累。這一發(fā)現(xiàn)闡明了JA信號(hào)在植物傷口愈合過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)ABA合成來(lái)促進(jìn)木質(zhì)素沉積的機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)闡明了JA信號(hào)在植物傷口愈合過(guò)程中通過(guò)激活A(yù)BA信號(hào)途徑維持木質(zhì)素的持續(xù)性沉積（圖3）。
圖3. 植物傷口持續(xù)合成木質(zhì)素的分子模式圖
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一完成單位。我校園藝學(xué)院在站博士后徐慧敏和福建農(nóng)林大學(xué)已畢業(yè)碩士研究生董超群為論文共同第一作者。福建農(nóng)林大學(xué)吳雙教授、我校李夢(mèng)教授和山東農(nóng)業(yè)大學(xué)李傳友教授為論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（32400270）等經(jīng)費(fèi)的資助。（圖文 /李夢(mèng) 徐慧敏 編輯/何仁婷 初審/朱曉彪 審核/夏曉昀）
原文鏈接：https://www.cell.com/molecular-plant/abstract/S1674-2052(24)00292-2
