New Phytol. | 深圳大学黄腾波课题组揭示拟南芥器官生长调控新机制

细胞增殖、扩张和分化形成不同细胞类型在器官发育过程中是必不可少的，并共同决定了器官的大小和形状【1】。一些保守效应因子，如细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶，在这些细胞过程起到重要作用【2】。植物和动物通过不同的信号通路来调控这些效应因子【3】。在植物中器官生长是如何被精细调节仍是一个亟待解决的问题。

花瓣是开花植物特有的器官。简单的结构和具有代表性的生长模式使其成为研究植物器官发育遗传控制的理想系统【4】。在花瓣中发现的许多生长调节因子在其他植物器官中也发挥了类似作用，例如C2H2型锌指蛋白JAGGED（JAG）。JAG在花瓣远端区域表达，通过抑制细胞周期抑制因子KRP4（KIP RELATED PROTEIN 4）和KRP2来促进细胞分裂和器官生长；另外，JAG也能够促进其他植物器官生长；因此，JAG可以作为植物发育的一般生长调节因子【5】。

近日，深圳大学生命与海洋科学学院黄腾波课题组在New Phytologist在线发表了题为Plant U-box E3 ligases PUB25 and PUB26 control organ growth in Arabidopsis的研究论文，揭示了U-box E3连接酶PUB25和PUB26控制拟南芥器官生长的分子机制。



该研究利用拟南芥花瓣研究植物器官生长的遗传控制机制。通过筛选花瓣特异性生长促进转录因子RABBIT EARS（RBE）的靶标，鉴定到两个重要的生长调节因子U-box E3连接酶PUB25和PUB26。在花瓣发育过程中，PUB25作为RBE在花瓣生长中的主要靶点，在时间和空间上的表达直接受RBE的控制。进一步研究发现，PUB25和PUB26通过共同限制细胞增殖周期从而抑制花瓣生长，并不依赖于其他调节生长发育的E3连接酶，比如BB（BIG BROTHER）和DA2（图1）。


图1. PUB25 和PUB26 抑制拟南芥花瓣生长

PUB25和PUB26是首次被发现在植物生长中起调控作用的U-box E3连接酶。最近的研究表明，PUB25和PUB26在植物胁迫应答中也发挥着重要作用。因此，PUB25和PUB26可能成为整合发育信号和环境信号的关键枢纽，以平衡植物的生长和防御。

参考文献
【1】 Yu FX, Zhao B, Guan KL. 2015. Hippo pathway in organ size control, tissue homeostasis, and cancer. Cell 163(4): 811-828.
【2】Jahanshahi M, Hsiao K, Jenny A, Pfleger CM. 2016. The Hippo pathway targets Rae1 to regulate mitosis and organ size and to feed back to regulate upstream components Merlin, Hippo, and Warts. PLoS Genet 12(8): e1006198.
【3】Powell AE, Lenhard M. 2012. Control of organ size in plants. Curr Biol 22(9): R360-367.
【4】Irish VF. 2008. The Arabidopsis petal: a model for plant organogenesis. Trends Plant Sci 13(8): 430-436.
【5】Schiessl K, Muino JM, Sablowski R. 2014. Arabidopsis JAGGED links floral organ patterning to tissue growth by repressing Kip-related cell cycle inhibitors. Proc Natl Acad Sci U S A 111(7): 2830-2835.

原文链接：
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16885

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