研究揭示茉莉素对植物根发育调控作用

近日来自北京大学生命科学学院的研究人员在美国《国家科学院院刊》(PNAS) 上在线发表了题为 “Derepression of ethylene-stabilized transcription factors (EIN3/EIL1) mediates jasmonate and ethylene signaling synergy in Arabidopsis.”的研究论文。领导这一研究的是北京大学生命科学学院的郭红卫教授，其早年毕业于北京大学，1996年赴美留学，在加州大学洛杉矶分校（UCLA）攻读博士学位，期间在学业和科研上都取得了重大成绩，毕业后进入世界著名的Salk研究所做博士后工作，2005年9月回国，任职北京大学生命科学学院，2006年受聘国家教育部“长江学者”奖励计划特聘教授，博士生导师。郭红卫教授长期从事植物分子生物学及遗传学方面的研究，目前已在Cell，Science，Nature，PNAS，Development，Plant Journal等国际顶级学术刊物上发表论文多篇，在国际上有着广泛的学术影响力。植物与动物的一个重要区别在于植物固着生长，不可移动位置。当植物遇到病原菌侵害时，植物体合成出多种植物激素，启动抗病基因表达，以增强植物的防御能力。乙烯与茉莉素是其中的两类重要防御激素，主要增强植物对腐生性真菌的耐受性。前人报道发现，乙烯与茉莉素协同诱导如ERF1, PDF1.2等与抗病相关的基因表达，但阻断其中任一激素的信号通路，再单独施加另一激素或者同时施加两种激素，均不可以诱导这些基因的表达，暗示这两类激素信号是相互依赖、协同作用的，然而这两类重要激素的信号交叉点尚不清楚。郭红卫课题组通过反向遗传学手段，首次证明乙烯信号通路中的重要转录因子EIN3/EIL1是乙烯与茉莉素的信号交叉节点，并介导部分茉莉素对植物根发育的调控作用。此外，该课题组还发现EIN3/EIL1被茉莉素信号通路中的负调控因子 JAZ蛋白家族直接抑制，并揭示出该抑制作用是通过增强组蛋白去乙酰化酶6 (HDA6) 与EIN3/EIL1的直接互作，调节染色质结构而实现。当茉莉素与其受体COI1-JAZ结合后，通过泛素化蛋白酶体途径降解JAZ 蛋白，从而解除HDA6对EIN3/EIL1的抑制作用，启动EIN3/EIL1调控的基因表达。随着JAZ蛋白的发现和COI1-JAZ共同受体的晶体解析，茉莉素信号通路的分子机制逐渐清晰。该课题组的此项工作是茉莉素信号途径研究中的重要进展，他们鉴定出一类新的JAZ结合的转录因子---EIN3/EIL1；找到一种可能的JAZ抑制子的作用机制；揭示了乙烯与茉莉素信号互作的分子机理。该工作是郭红卫实验室继2009年在PNAS发表光与乙烯调控植物转绿的分子机理，2010年在Plant Cell发表乙烯负调节EBF1/2蛋白水平的工作后在植物激素领域的又一重大研究进展。（来源：生物通何嫱）