植物激素調(diào)控花分生組織維持及分化的分子機制的研究進展

　　高等植物中，植物體所有胚后發(fā)育的組織和器官都來源于各級分生組織?；ǚ稚M織（floral meristem, FM）產(chǎn)生及維持是花器官生成及發(fā)育的前提，而FM活性的程序性終止（FM determinacy）導致的細胞分化是后續(xù)的生殖生長及世代交替的保證，在實際應(yīng)用中能夠保證農(nóng)作物的產(chǎn)量。分生組織的維持及分化由特定的蛋白組分如轉(zhuǎn)錄因子，多肽信號和受體及植物激素如生長素和細胞分裂素共同調(diào)控，但植物激素間以及激素與蛋白間互作調(diào)控FM維持及分化的機制未有系統(tǒng)研究。

　　中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心劉西崗研究組以擬南芥花分生組織為研究材料，利用分子及細胞生物學、遺傳學和生化分析結(jié)合生物信息學，系統(tǒng)研究生長素反應(yīng)因子AUXIN RESPONSE FACTOR3(ARF3)介導生長素及轉(zhuǎn)錄因子AGAMOUS(AG)對細胞分裂素活性調(diào)節(jié)進而調(diào)控FM維持及分化的分子機制。

　　研究表明，細胞分裂素的內(nèi)穩(wěn)態(tài)對于FM的維持及分化非常重要。生長素可以通過促進ARF3的表達來抑制細胞分裂素的活性進而促進FM的分化。在這個過程中ARF3可以直接抑制細胞分裂素的合成基因IPT3/5/7的表達，同時間接抑制合成基因LOG家族基因的表達，導致細胞分裂素含量的降低。在分生組織組織中心（organizing center, OC），ARF3可以直接抑制細胞分裂素受體AHK4的表達，從而降低OC區(qū)細胞分裂素的活性，導致干細胞活性維持基因WUSCHEL表達的程序化終止。同時對花器官決定及FM分化起關(guān)鍵作用的轉(zhuǎn)錄因子AG對于ARF3的表達有動態(tài)調(diào)節(jié)，在花發(fā)育的3-4期，AG通過抑制ARF3的表達，維持細胞分裂素的活性，促進細胞周期基因的表達，保證細胞的分裂從而保證分生組織的維持及花器官的產(chǎn)生，在花發(fā)育的5-6期，AG和生長素一起促進ARF3的表達來抑制細胞分裂素活性，保證FM的程序化分化。

　　1月25日，研究結(jié)果在線發(fā)表在Plant Cell上。研究工作得到了國家自然科學基金委，國家重點研發(fā)計劃，國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃和中科院“百人計劃”及植物細胞及染色體工程重點實驗室的資助。