复旦大学揭示油菜素甾醇信号抑制根毛形成的分子机制

摘要 : 复旦大学生命科学学院王学路教授实验室最近在激素调控拟南芥根毛发育的研究领域取得突破性进展，最新的研究成果于2014年4月25日发表在比较新的高影响的生物综合类期刊eLife。

复旦大学生命科学学院王学路教授实验室最近在激素调控拟南芥根毛发育的研究领域取得突破性进展，最新的研究成果于2014年4月25日发表在比较新的高影响的生物综合类期刊eLife。

根毛是植物吸收水分和矿质营养最重要的器官。在拟南芥中，根毛的起始是由位置效应决定的,位于两个皮层细胞之间的表皮细胞发育成为生毛细胞，而仅与一个皮层细胞相连的表皮细胞则发育成非生毛细胞。在分子水平上，生毛细胞与非生毛细胞的命运由转录因子MYB-bHLH-WD40转录复合物来决定，并受到内外源很多因素的调控。其中，油菜素甾醇在调控根毛特异化的过程中发挥了非常重要的作用，但是目前机制还不清楚。

该实验室通过系统地分析油菜素甾醇相关突变体的根毛表型，发现油菜素甾醇信号通过GSK3类激酶或其上游成分抑制根毛的形成。GL2，作为一个非生毛细胞命运的标记基因，在油菜素甾醇信号增强时，异位地表达在生毛细胞里，而当油菜素甾醇信号削弱时，GL2的表达在非生毛细胞中受到抑制。遗传分析表明，油菜素甾醇调控的根表皮细胞发育的模式依赖于WER-GL3/EGL3-TTG1转录复合物。其中一个GSK3类激酶BIN2能够和EGL3互作，并将其磷酸化，磷酸化位点发生突变的EGL3们被滞留在生毛细胞的核里。另外，BIN2能够磷酸化TTG1来抑制WER-GL3/EGL3-TTG1复合物的活性。

王学路教授长期从事油菜素甾醇信号转导和其它激素与环境信号相互作用的研究。近几年，他的实验室在植物激素信号转导途径互作以及油菜素甾醇调控植物发育等领域取得了多项重要研究成果，已在Developmental Cell, eLife,和PNAS等高水平综合类生物学期刊发表多篇重要研究论文。这项研究揭示了促进生长的激素调控根表皮细胞命运的细胞和分子机制方面具有重要的理论意义，也为通过调控根毛发育从而提高植物对水分和营养成分的吸收有重要的应用价值。

原文摘要：

Brassinosteroids control root epidermal cell fate via direct regulation of a MYB-bHLH-WD40 complex by GSK3-like kinases

YinweiCheng,WenjiaoZhu,YuxiaoChen,ShinsakuIto,TadaoAsami,XueluWang

In Arabidopsis, root hair and non-hair cell fates are determined by a MYB-bHLH-WD40 transcriptional complex and are regulated by many internal and environmental cues. Brassinosteroids play important roles in regulating root hair specification by unknown mechanisms. Here, we systematically examined root hair phenotypes in brassinosteroid-related mutants, and found that brassinosteroid signaling inhibits root hair formation through GSK3-like kinases or upstream components. We found that with enhanced brassinosteroid signaling, GL2, a cell fate marker for non-hair cells, is ectopically expressed in hair cells, while its expression in non-hair cells is suppressed when brassinosteroid signaling is reduced. Genetic analysis demonstrated that brassinosteroid-regulated root epidermal cell patterning is dependent on the WER-GL3/EGL3-TTG1 transcriptional complex. One of the GSK3-like kinases, BIN2, interacted with and phosphorylated EGL3, and EGL3s mutated at phosphorylation sites were retained in hair cell nuclei. BIN2 phosphorylated TTG1 to inhibit the activity of the WER-GL3/EGL3-TTG1 complex. Thus, our study provides insights into the mechanism of brassinosteroid regulation of root hair patterning. - See more at: http://elifesciences.org/content/3/e02525#sthash.yBF34soJ.dpuf

作者：复旦大学

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