同一植物,環境不同,其根系構型(根系結構及空間造型)可隨之變化,但誰在主導這種“隨機應變”?在學術界,這一問題尚未定論。近日,山東農業大學李傳友、陳謙科研團隊發現了主導植物根系構型變化的“指揮官”,揭示了根系可塑性發育過程中根尖干細胞不對稱分裂的分子機理,為作物優質抗逆育種提供了堅實的理論基礎。這項成果近日刊登在《美國科學院院報》和《植物生理》上。
根是植物*重要的營養器官。前期研究發現,同一基因型的植物在不同環境條件下,根系構型可以發生巨大變化。這其中,根尖干細胞通過持續、協調的分裂、分化程序,形成根尖分生組織和根冠組織,成為根系可塑性中至關重要的因素。多年來,對植物的根進行改良性塑造,提高其適應不良環境的能力以及對土壤養分的資源利用率,增強其對病蟲害等抗性,是研究人員的夢想。
李傳友、陳謙團隊發現,轉錄中介體調控根系徑向發育進程,轉錄延伸因子調控干細胞生理活性。在進化上高度保守的轉錄中介體亞基MED31通過控制根尖干細胞功能,維持核心轉錄因子SHR-SCR介導的時空特異性轉錄輸出,從而調控干細胞的不對稱分裂。這一研究成果揭示了轉錄中介體在“溝通”轉錄因子和通用轉錄機器中的作用方式。轉錄延伸因子復合體通過根尖干細胞核心轉錄因子SHR,調控干細胞生理活性。它通過整合外部環境信號和內部發育信號,調整根系生長發育進程,從而適應外部環境的變化,在植物生長發育和抵御逆境脅迫過程中發揮重要作用。
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