Nature Commun | 生长素和细胞分裂素信号交互作用的新组分学术资讯

来源：BioArt植物

与其他生物不同，植物体自身不能通过移动的方式避开一些潜在的环境胁迫，但是却可以通过快速调节自身的生长和结构以适应不断变化的环境条件。多种激素组成的信号级联网络在植物的适应性反应过程中发挥重要功能。生长素和细胞分裂素形成的激素调控网络是目前研究最为透彻的内源调节系统之一。通常，生长素和细胞分裂素可以通过拮抗作用平衡分生细胞的增殖和分化，从而维持根系和地上部顶端分生组织的活性【1】。此外，两种激素也可以协同调控根系的快速伸长和生长【2】。最近的研究还表明，这两种激素之间存在复杂的调控网络，如生长素可以通过ARF19（AUXIN RESPONSE FACTOR 19）介导的IPT（ISOPENTENYL TRANSFERASE）或ARF5介导的CRF2（CYTOKININ RESPONSE FACTOR 2）的转录调控影响细胞分裂素的生物合成及信号传导【2,3】；细胞分裂素则可以通过调节Aux/LAX的流入和流出载体以及PIN家族基因的表达来协调生长素的分布【4】。尽管关于植物体内生长素和细胞分裂素的感知和信号转导的机制已基本明确，但是目前尚不清楚植物如何整合这两种信号级联并介导植物器官发育。

近日，来自奥地利的研究人员在Nature Communications在线发表了一篇题为SYNERGISTIC ON AUXIN AND CYTOKININ 1 positively regulates growth and attenuates soil pathogen resistance 的研究论文，在拟南芥中鉴定了生长素和细胞分裂素信号交互作用的新组分，并揭示了其介导植物发育的潜在机制。

该研究首先通过对激素（生长素、细胞分裂素及两种激素）处理后的拟南芥根系进行全基因组转录组分析，筛选出响应两种激素的最佳候选基因SYAC1（SYNERGISTIC ON AUXIN AND CYTOKININ 1）。该研究表明，SYAC1在根中的表达受到抑制，并且其激活需要两种激素的水平都超过某个最小阈值。而在根系分生区和伸长区，SYAC1表达取决于两种激素途径的同时作用，表明SYAC1是在根中起作用的生长素和细胞分裂素途径的共同靶标。

通过进一步研究SYAC1在植物发育中的功能，发现SYAC1的活性会影响植物器官的生长（如根、下胚轴和根尖发育）。此外，SYAC1是植物分泌途径的组成部分，SYAC1可能通过影响果胶的时空分布模式调节细胞壁组分，从而减少细胞扩增区域并影响器官的整体生长模式。该研究还表明SYAC1对细胞壁组分沉积的干扰会影响对土壤病原菌（如Plasmodiophora brasicae）的敏感性。

总之，该研究在拟南芥中鉴定到了生长素—细胞分裂素信号互作的分子组分SYAC1。SYAC1通过参与细胞壁组分的调节微调植物器官的伸长生长以及对土壤病原菌的抗性。

参考文献【1】Dello Ioio, R. et al. A genetic framework for the control of cell division and differentiation in the root meristem. Science 322, 1380–1384 (2008).【2】Yang, Z. et al. Synergistic action of auxin and cytokinin mediates aluminum-induced root growth inhibition in Arabidopsis. EMBO Rep. 18, 1213–1230(2017).【3】Schlereth, A. et al. MONOPTEROS controls embryonic root initiation by regulating a mobile transcription factor. Nature 464, nature08836 (2010).【4】Šimášková, M. et al. Cytokinin response factors regulate PIN-FORMED auxin transporters. Nat. Commun. 6, 8717 (2015).

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15895-5

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