近日,中国农业大学吴健教授团队在Nature Plants期刊上发表题为“GhZAT11 triggers wound-activated bud growth by accelerating sugar transport and cell division”的研究成果。中国农业大学园艺学院吴健教授为论文通讯作者,中国农业大学博士研究生李静如(已毕业,现为北京林业大学园林学院讲师)和硕士研究生刘畅(已毕业,现在多伦多大学攻读博士学位)为论文共同第一作者。

该研究发现,在唐菖蒲、大蒜、洋葱等多种园艺球根植物中,损伤均能显著加速芽“休眠—生长”生理转变。损伤迅速诱导了球茎内JA的积累,而施加JA合成抑制剂则可完全阻断损伤的促生长转变效应,证明JA是损伤触发芽生长转变不可或缺的关键信号分子。

通过进一步的分子生物学、细胞生物学和遗传学等实验,该研究发现,损伤/JA信号通过激活转录因子GhZAT11发挥作用。在感知损伤或JA信号后,GhZAT11被迅速诱导表达,直接结合并激活下游两个关键基因表达:蔗糖转运蛋白GhSUT4和细胞周期基因GhCYCD2;1。GhSUT4促进蔗糖通过质外体途径从球茎快速转运至芽的顶端分生组织。GhCYCD2;1驱动芽内细胞周期从G1期进入S期,从而激活芽中细胞的快速分裂。

该研究团队提出了GhZAT11介导的损伤诱导芽生长转变工作模型:当球根作物遭受损伤时,迅速触发的JA信号“唤醒”了中枢转录因子GhZAT11。GhZAT11随后启动“双重动员”:一方面上调GhSUT4,将储存的蔗糖调运至顶端分生组织;另一方面上调GhCYCD2;1,解除细胞周期的阻滞,开启旺盛的细胞分裂。通过这种“糖分供给”与“细胞增殖”的精准协同,休眠芽被成功激活,迅速转入生长阶段。

打开网易新闻 查看精彩图片

损伤诱导芽生长转变工作模型