植物激素調控花分生組織維持及分化的分子機制的研究進(jìn)展

　　高等植物中，植物體所有胚后發(fā)育的組織和器官都來(lái)源于各級分生組織?；ǚ稚M織（floral meristem, FM）產(chǎn)生及維持是花器官生成及發(fā)育的前提，而FM活性的程序性終止（FM determinacy）導致的細胞分化是后續的生殖生長(cháng)及世代交替的保證，在實(shí)際應用中能夠保證農作物的產(chǎn)量。分生組織的維持及分化由特定的蛋白組分如轉錄因子，多肽信號和受體及植物激素如生長(cháng)素和細胞分裂素共同調控，但植物激素間以及激素與蛋白間互作調控FM維持及分化的機制未有系統研究。

　　中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農業(yè)資源研究中心劉西崗研究組以擬南芥花分生組織為研究材料，利用分子及細胞生物學(xué)、遺傳學(xué)和生化分析結合生物信息學(xué)，系統研究生長(cháng)素反應因子AUXIN RESPONSE FACTOR3(ARF3)介導生長(cháng)素及轉錄因子AGAMOUS(AG)對細胞分裂素活性調節進(jìn)而調控FM維持及分化的分子機制。

　　研究表明，細胞分裂素的內穩態(tài)對于FM的維持及分化非常重要。生長(cháng)素可以通過(guò)促進(jìn)ARF3的表達來(lái)抑制細胞分裂素的活性進(jìn)而促進(jìn)FM的分化。在這個(gè)過(guò)程中ARF3可以直接抑制細胞分裂素的合成基因IPT3/5/7的表達，同時(shí)間接抑制合成基因LOG家族基因的表達，導致細胞分裂素含量的降低。在分生組織組織中心（organizing center, OC），ARF3可以直接抑制細胞分裂素受體AHK4的表達，從而降低OC區細胞分裂素的活性，導致干細胞活性維持基因WUSCHEL表達的程序化終止。同時(shí)對花器官決定及FM分化起關(guān)鍵作用的轉錄因子AG對于A(yíng)RF3的表達有動(dòng)態(tài)調節，在花發(fā)育的3-4期，AG通過(guò)抑制ARF3的表達，維持細胞分裂素的活性，促進(jìn)細胞周期基因的表達，保證細胞的分裂從而保證分生組織的維持及花器官的產(chǎn)生，在花發(fā)育的5-6期，AG和生長(cháng)素一起促進(jìn)ARF3的表達來(lái)抑制細胞分裂素活性，保證FM的程序化分化。

　　1月25日，研究結果在線(xiàn)發(fā)表在Plant Cell上。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委，國家重點(diǎn)研發(fā)計劃，國家重點(diǎn)基礎研究發(fā)展計劃和中科院“百人計劃”及植物細胞及染色體工程重點(diǎn)實(shí)驗室的資助。