北京大学贺新强组发现赤霉素以生长素依赖的方式促进杨树次生维管组织再生过程中形成层的建立

以下文章来源于JIPB ，作者JIPB

植物次生维管组织发育作为树木的重要特征，是木材形成以及其它重要林产品获取的生物学基础。次生维管组织来源于维管形成层活动，形成层的维持和分化需要多种激素互相作用协同调控。赤霉素作为重要的植物激素，参与植物生长发育等多个生物学过程，但赤霉素的合成以及信号转导途径如何影响次生维管组织的发育及其再生过程中形成层的建立，以及赤霉素与生长素在这一过程中的互作机制尚不明晰。

近日，北京大学贺新强教授团队在JIPB发表了题为“Gibberellin promotes cambium reestablishment during secondary vascular tissue regeneration after girdling in an auxin-dependent manner in Populus”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.13591）。该研究发现，赤霉素通过增强生长素的响应以及生长素极性转运蛋白PIN1的表达，促进杨树剥皮再生过程中形成层的建立。

图1. 赤霉素促进生长素诱导的毛白杨形成层的再生

利用杨树茎段体外剥皮再生系统，通过施加不同的激素组合，该研究发现单独施加赤霉素无法诱导形成层的再生；而与单独施加生长素相比，赤霉素和生长素的共同施加可以促进形成层的重建，并且促进形成层活性核心调控因子WOX4的表达。通过过表达或敲除PtoKS1（编码负责赤霉素生物合成的内根-贝壳杉烯合成酶）改变内源赤霉素水平，进一步证实内源赤霉素的提高可以促进次生维管组织的发育和再生。DELLA蛋白是赤霉素信号转导途径中重要的负调控因子，过表达DELLA基因PtoGAI可以抑制次生维管组织的发育和再生。为了进一步探索赤霉素调控形成层再生的机制，该研究利用PtaDR5:GUS报告株系、实时荧光定量PCR以及免疫组化等方法，发现赤霉素可以扩大生长素转运蛋白PIN1的表达范围、增强生长素的再分布与响应。研究结果表明，赤霉素以生长素依赖的方式正调控次生维管组织的发育和再生。该研究丰富了我们对于植物激素间互相作用调控植物发育与植物组织再生的理解，并且进一步完善了次生维管组织发育与再生的调控网络。

图2. 赤霉素与生长素互作调控次生维管组织再生过程中形成层重建的模式图

贺新强教授团队的博士研究生张羽飞和博士毕业生王凌妍为该论文的共同第一作者，贺新强教授为论文的通讯作者。博士研究生邬月新，北京大学生命科学学院高级工程师王东辉博士也参与了本研究的部分实验工作。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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