研究發現葉邊緣鋸齒發育新機制—新聞—科學網

2021-01-10 科學網

 

植物的葉片形態各異，其大小、形狀及在莖上的位置各不相同。根據一個葉柄上所生葉片的數目可分為單葉和複葉，葉子邊緣也有平滑和鋸齒之分。葉的形態受基因型和發育階段壞境因素共同調控。

在模式植物擬南芥中的研究發現，生長素運輸蛋白PIN1介導的生長素最大化和生長抑制因子CUC2形成的反饋調控環共同調控葉邊緣鋸齒的發育。除此之外，一些小RNA分子如miR164A等也參與葉鋸齒的發育。但是否有其他分子參與調控葉鋸齒發育尚不夠明晰。

12月2日，《植物學報》在線發表了山東農業大學李旭剛課題組題的研究論文。該研究發現擬南芥中介導囊泡運輸解聚過程的關鍵蛋白AtNSF通過影響PIN1蛋白運輸影響生長素的最大化；同時，AtNSF抑制CUC2基因的表達，繼而影響PIN1與CUC2形成的經典反饋調控環調控葉邊緣鋸齒的發育。

課題組研究發現了一個葉邊緣呈現明顯鋸齒的T-DNA插入突變體，進一步通過功能互補實驗發現，該表型是由於AtNSF蛋白表達減少所導致的。對AtNSF基因的組織表達分析發現，該基因在最初的子葉維管組織表達，而在真葉形成後逐漸定位於葉鋸齒邊緣，這也暗示了其對葉邊緣發育的重要作用。

作為囊泡融合後起解聚功能的關鍵蛋白，當AtNSF被部分敲除之後，生長素外運載體PIN1的運輸發生紊亂，這導致突變體中產生更多的生長素最大化聚集點。有意思的是，當用生長素極性運輸抑制劑NPA處理後，突變體的多鋸齒恢復為平滑的邊緣，而atnsf pin1雙突變體也表現為類似的表型，這就證明AtNSF是通過PIN1介導的生長素最大化調控葉邊緣鋸齒的。另一方面，AtNSF負調控CUC2，而雙突變體也表現為類似的平滑邊緣。

因此，該研究發現了植物中調控葉邊緣鋸齒發育的一個關鍵基因，同時揭示了其參與PIN1與CUC2反饋調控的機制。

這篇論文所揭示的葉發育機制對於深入解析生長素影響葉形態建成的研究具有重要意義，也為改良植株形態提供了新的理論依據。

相關論文信息：https://doi.org/10.1111/jipb.13043

 

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