茉莉素 (Jasmonates, JA)是包括茉莉酸及其衍生物在内的一类重要植物激素,在植物表皮毛发育、生殖发育、对病虫害的防御反应等生物学过程中发挥重要作用。过去二十多年中,人们在茉莉酸的合成途径、信号转导和对植物生命过程的调控等方面取得了一系列进展,然而大部分结论都来自于对双子叶模式植物 (如拟南芥、番茄) 的研究,有关单子叶植物的研究相对较少。茉莉酸的合成和信号转导等调控机制在单子叶植物(如水稻、玉米)中的保守性和特异性,仍需进一步研究。
2022年4月20日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心辛秀芳研究组在Journal of Genetics and Genomics在线发表了题为“Regulation and integration of plant jasmonate signaling: a comparative view of monocot and dicot”的综述文章,总结了茉莉酸信号途径在单子叶和双子叶植物 (分别以拟南芥和水稻为代表) 中的研究进展。
围绕拟南芥和水稻中茉莉酸通路的一系列研究成果,该综述从以下几个方面进行了比较和讨论:
1.梳理了目前已鉴定的茉莉酸合成通路关键酶和信号转导元件。其中转录抑制子家族成员JAZ蛋白,是JA信号转导的关键元件。研究表明JAZ蛋白可作为枢纽(hub),与细胞中不同类型转录因子互作,从而调控植物的多个生命过程。文中总结了已发表的拟南芥和水稻中JAZ互作蛋白及其调节的生理过程。
2.讨论了茉莉酸信号在植物生长发育 (如花器官发育、表皮毛发育、叶片衰老等) 和应对环境胁迫 (如昆虫、病原真菌生物胁迫) 中的功能。
3. 总结了茉莉酸信号与其它植物激素 (包括水杨酸、乙烯、赤霉素、油菜素内酯和脱落酸等)信 号通路之间的交叉互作以及共同调控的生物学过程。
该文比较了茉莉酸通路在单子叶植物和双子叶植物中的异同,特别突出了单子叶植物中的研究进展,以期拓展人们对茉莉酸通路的认知,为农业生产提供指导和帮助。此外,该论文还对茉莉酸领域一些待解决问题进行了讨论,如除JA-Ile外的其它潜在信号分子、单子叶植物可能存在的特异性JA功能和调控机制等。
拟南芥和水稻中的茉莉酸通路
中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士后万诗伟为该论文第一作者,辛秀芳研究员为通讯作者。相关工作得到中国科学院上海分院“基础研究特区”项目等资助。
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.jgg.2022.04.002
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