植物硼營養機制研究方面取得新進展

　　近日，華中農業大學植物營養生物學團隊研究揭示了油菜素甾醇（BRs）和茉莉酸（JA）參與植物響應缺硼脅迫的分子調控機制。

　　油菜素甾醇（brassinosteroids， BRs）是一類多羥基的甾醇類植物激素，因首先從油菜花粉中發現提取而得名，廣泛分布在植物的根、莖、葉片、花、種子和幼嫩的生長組織中，調控植物的生長發育。植物缺硼會嚴重抑制主根的生長，該團隊通過研究分析擬南芥響應缺硼和BR的RNA-seq結果，發現兩者共表達的基因數高達45.9%（圖1c），且這些共表達的基因大部分呈現相反的表達趨勢。與野生型相比，BR的受體突變體bri1-119和bri1-301表現出對低硼脅迫不敏感，而BR信號增強突變體bes1-D對缺硼脅迫則表現出顯著高的抗性（圖1a）。此外，外源添加24-表油菜素內酯（eBL）能顯著緩解根的生長抑制（圖1b），而添加BR合成抑制劑BRZ會加重根生長的抑制，且缺硼減少了BES1的核信號，但在缺硼條件下添加eBL則能增加BES1的核信號。進一步研究發現缺硼通過抑制BR合成基因BR6ox1和BR6ox2的表達而減少了油菜素內酯（BL）的合成（圖1d）。

　　茉莉酸（JA）是調節植物生長發育、抵御逆境脅迫的一種植物激素。植物營養生物學團隊研究發現缺硼條件下擬南芥地上部和根中積累JA達到正常硼條件下的7.9倍和2.8倍，生長受嚴重抑制，外源添加JA合成抑制劑DIECA則可以緩解缺硼對生長的抑制。團隊進一步鑒定到一個缺硼誘導的乙烯轉錄因子ERF018，通過作用于JA合成基因AOCs的啟動子區域，上調了JA合成基因的表達，使JA合成增多。在茉莉酸氨基酸結合酶JAR1的作用下，增多的JA進一步轉變為有生物活性形式的茉莉酸-異亮氨酸JA-Ile。JA-Ile與受體復合物SCFCOI1結合激活JA下游信號，參與缺硼對擬南芥生長的抑制。同時，研究發現缺硼上調了乙烯（ET）合成基因的表達，使ET積累，并負調主根生長。JA通過抑制jar1-1突變體中乙烯信號轉錄因子EIN3的蛋白水平，從而實現JA與ET協同作用于缺硼對主根生長的抑制。JA并不直接調控硼的吸收轉運，而是通過影響缺硼時根系構型而影響硼的吸收。