【NCB】意外！研究表明植物细胞胞间连丝参与了BR 的短距离运输

以下文章来源于Mol Plant植物科学 ，作者王耀伟

油菜素内酯（BR）是调节细胞分裂，细胞周期，伸长，形态发生，繁殖，衰老，生物和非生物胁迫的必需激素1。尽管目前在理解BR在根系生长和发育中的时空控制方面取得了进展2，但决定BR水平和邻近组织差异分布的机制仍然未知。

2023年6月26日，根特大学VIB研究所Jenny Russsionva 研究组在Nature Chemical Biology发表了题为 Plasmodesmata mediated cell-to-cell transport of brassinosteroid hormones的研究论文。该论文结合遗传学，生物化学，生物小分子喂养，点击化学（Click-Chemistry）等手段，揭示了植物特有的介导细胞间交流的通道胞间连丝（Plasmodesmata; PD）参与了BR 的短距离运输，其对于BR的合成以及BR的组织间的分配意义重大。并且发现BR 可以通过负反馈调节机制来操控胞间连丝的通透性，从而影响自身的合成，转运和内稳态。

https://doi.org/10.1038/s41589-023-01346-x

在该研究中，作者首先分析了PD相关的突变体，发现PD的通透性对于BR信号通路具有正向调节作用，暗示了PD 和BR信号之间的联系。为了进一步研究PD与BR的相互作用，作者用BR失活前体22-hydroxycampasterol (22-OHCR) （合成酶DWF4的产物）处理BR合成突变dwf4。正常情况下，无活性的22-OHCR需要从表皮 (Epidermis) 运输到中柱组织 (Stele) 中，通过中柱特异表达的CPD生物合成酶转化为下游的产物，最终变为有活性的BR，从而回补dwf4突变体的表型。在特异性的阻断内皮层PD的情况下，如果PD介导了22-OHCR的转运，22-OHCR就会被阻隔在外皮层中而无法在中柱细胞中（CPD表达部位）发生转化来回补dwf4表型。结果显示22-OHCR在内皮层 (Endodermis) PD阻断的情况下无法回补dwf4的表型，间接说明了PD介导了22-OHCR细胞间的转运。为了进一步可视化BR在组织间分布，作者开发了一种化学探针(Castasterone-alkyne, CSA)，该探针保留了BR生物活性，并利用点击化学技术 （Click-Chemistry）在拟南芥根系中进行荧光检测。正常情况下，CSA普遍分布于根组织中。在特异性的阻断内皮层PD的情况下，只有外皮层和皮层组织中检测到CSA的信号，表明胞间连丝介导和影响了BR在组织中的运输和分布。另外，作者发现内源BR的浓度，可能通过BR信号通路，能够调节胼胝质沉积从而影响胞间连丝通透性，最终以负反馈调节的方式影响自身的合成和转运，这为BR的内稳态提供了一种机制。

图. PD介导的BR生物合成和信号的转运和稳态

该工作揭示了迄今为止未知的植物BR转运途径，并扩展了植物激素稳态调节机制。为理解BR的组织分布，BR信号组织特异性提供了新的思路。此外，化学探针在该研究中的应用为后续研究中BR以及其他植物激素的可视化提供了思路和基础。

该研究以根特大学VIB研究所为第一完成单位，课题组已毕业博士生王耀伟为论文的第一作者，Nemanja Vukašinović 和Jenny Russsionova为共同通讯作者。

参考文献：

1. Planas-Riverola, A. et al. Brassinosteroid signaling in plant development and adaptation to stress. Development 146 (2019).

2. Lozano-Elena, F., Planas-Riverola, A., Vilarrasa-Blasi, J., Schwab, R. & Cano-Delgado, A.I. Paracrine brassinosteroid signaling at the stem cell niche controls cellular regeneration. J Cell Sci 131 (2018).

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41589-023-01346-x

来源：MP植物科学

转自：“iPlants”微信公众号

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