邓兴旺组/西南大学魏宁组揭示植物在黑暗中BR调控顶端弯钩结构形成的机制

2022年11月2日，北京大学邓兴旺实验室与西南大学生命科学学院魏宁博士合作在The Plant Cell杂志上在线发表题为“Brassinosteroids promote etiolated apical structures in darkness by amplifying the ethylene response via the EBF-EIN3/PIF3 circuit ”的研究论文。该研究揭示BR通过EBF-EIN3/PIF3回路放大乙烯反应，促进黑暗中黄化的顶端弯钩结构的形成。

埋在土壤中的种子萌发后面临的重要挑战是幼苗需要对抗来自土壤的机械压力，成功破土而出进行光合生长。为了应对挑战，一方面，幼苗的下胚轴通过快速地向上生长，获得破土而出的动力；另一方面，下胚轴的顶端会形成一个称为“顶端弯钩”的结构，将脆弱的子叶和顶端分生组织弯向下生长。这种弯曲的结构，既能保证幼苗拥有一个相对坚硬的“钻头”冲破土壤，又能避免子叶和顶端分生组织在出土过程中与土壤直接冲撞而造成机械损伤。对于绝大多数双子叶植物而言，顶端弯钩的形成是成功出土的关键所在。油菜素类固醇（BRs）是顶端弯钩发育所必需的，但其确切的作用和机制尚不清楚。SAUR17基因是一种控制细胞大小的基因，仅在深色幼苗的顶端器官中表达，以维持异构的顶端结构。然而是什么信号和因素驱动了SAUR17的表达？植物使用哪些信号输入和相互作用来维持顶端的信号传导？

该研究发现在黑暗中乙烯和BR通过PIF、EIN3及其同系物EIN3样1（EIL1）和BZR1的转录因子复合物促进SAUR17的表达。BZR1需要EIN3和PIFs来增强SAUR17启动子的DNA结合和转录激活，而 EIN3、PIF3 和 PIF4 的稳定性取决于 BR 信号。

BR信号对于EIN3和PIF3蛋白的稳定性是必要的，部分是通过BZR1介导的泛素连接酶基因的下调。通过提高EIN3和PIF3蛋白水平并增强其启动子结合活性，BR刺激SAUR17和HOOKLESS1的表达，并最终形成顶端钩。因此该研究表明在顶端结构的发育过程中，BRs主要调节植物对黑暗和乙烯的敏感性。

论文链接：Brassinosteroids promote etiolated apical structures in darkness by amplifying the ethylene response via the EBF-EIN3/PIF3 circuit | The Plant Cell | Oxford Academic (oup.com)

转自：“iPlants”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！