植物葉片衰老受到多種發(fā)育因子和環(huán)境因子所調(diào)控。外源植物激素茉莉酸(JA)處理可以誘導(dǎo)葉片細(xì)胞迅速進(jìn)入衰老程序,而生長素(Auxin)卻可以有效地抑制該過程發(fā)生。眾所周知,植物激素JA和auixn介導(dǎo)的信號途徑之間存在著交叉調(diào)控通路,并在植物發(fā)育和抵抗病原菌侵染等生理過程中發(fā)揮著重要調(diào)控功能。但是JA和auixn在植物葉片衰老過程中的交叉調(diào)控機(jī)制及其信號通路,目前尚不了解。
中科院西雙版納熱帶植物園植物分子生物學(xué)組組長余迪求研究員指導(dǎo)的青年研究骨干姜艷娟博士研究發(fā)現(xiàn),擬南芥WRKY57轉(zhuǎn)錄因子參與調(diào)控了植物激素JA和auixn所介導(dǎo)的植物葉片衰老信號途徑之間的交叉調(diào)控通路,并發(fā)揮重要的調(diào)控功能。WRKY57基因的表達(dá)分析表明,WRKY57基因顯著受JA誘導(dǎo)表達(dá),并在衰老葉片中具有較高的表達(dá)水平。JA處理3天和5天后,兩個(gè)wrky57基因突變體表現(xiàn)出典型的衰老表型,即葉片嚴(yán)重黃化、葉片內(nèi)葉綠素含量減低和葉片具有更高的細(xì)胞死亡速率。進(jìn)一步研究表明,一些衰老相關(guān)基因(特別是SAG12和SEN4基因)的表達(dá)量在wrky57基因突變體內(nèi)顯著增強(qiáng)。染色質(zhì)免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)證實(shí)WRKY57蛋白可以直接結(jié)合到SAG12和SEN4基因啟動子上,并抑制了它們的轉(zhuǎn)錄水平。此外,體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)均證明,WRKY57蛋白能有效地與JA信號途徑中的抑制子JAZ4/JAZ8和auxin信號途徑中的抑制子IAA29之間發(fā)生相互作用。與植物激素JA和auxin在分別調(diào)控植物葉片衰老的相反功能一致,JAZ4/8和IAA29在JA誘導(dǎo)的葉片衰老過程中也表現(xiàn)出相反的表型,而且JAZ4/8和IAA29蛋白是通過競爭性方式與WRKY57蛋白發(fā)生相互作用。
綜上所述,研究結(jié)果說明了植物激素生長素(Auxin)所介導(dǎo)的信號途徑可以通過WRKY57蛋白而拮抗調(diào)控茉莉酸(JA)誘導(dǎo)的葉片衰老過程。相關(guān)研究以Arabidopsis WRKY57 functions as a node of convergence for Jasmonic acid- and auxin-mediated signaling in Jasmonic acid-induced leaf senescence為題在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Plant Cell上。該課題得到了國家自然科學(xué)基金-青年科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。
