近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)生物學(xué)團(tuán)隊(duì)研究揭示了油菜素甾醇（BRs）和茉莉酸（JA）參與植物響應(yīng)缺硼脅迫的分子調(diào)控機(jī)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(fā)現(xiàn)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(diào)控植物的生長發(fā)育。植物缺硼會嚴(yán)重抑制主根的生長，該團(tuán)隊(duì)通過研究分析擬南芥響應(yīng)缺硼和BR的RNA-seq結(jié)果，發(fā)現(xiàn)兩者共表達(dá)的基因數(shù)高達(dá)45.9%（圖1c），且這些共表達(dá)的基因大部分呈現(xiàn)相反的表達(dá)趨勢。與野生型相比，BR的受體突變體bri1-119和bri1-301表現(xiàn)出對低硼脅迫不敏感，而BR信號增強(qiáng)突變體bes1-D對缺硼脅迫則表現(xiàn)出顯著高的抗性（圖1a）。此外，外源添加24-表油菜素內(nèi)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(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)缺硼通過抑制BR合成基因BR6ox1和BR6ox2的表達(dá)而減少了油菜素內(nèi)酯（BL）的合成（圖1d）。

茉莉酸（JA）是調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育、抵御逆境脅迫的一種植物激素。植物營養(yǎng)生物學(xué)團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)缺硼條件下擬南芥地上部和根中積累JA達(dá)到正常硼條件下的7.9倍和2.8倍，生長受嚴(yán)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(tuán)隊(duì)進(jìn)一步鑒定到一個(gè)缺硼誘導(dǎo)的乙烯轉(zhuǎn)錄因子ERF018，通過作用于JA合成基因AOCs的啟動子區(qū)域，上調(diào)了JA合成基因的表達(dá)，使JA合成增多。在茉莉酸氨基酸結(jié)合酶JAR1的作用下，增多的JA進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩锘钚孕问降能岳蛩?異亮氨酸JA-Ile。JA-Ile與受體復(fù)合物SCFCOI1結(jié)合激活JA下游信號，參與缺硼對擬南芥生長的抑制。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)缺硼上調(diào)了乙烯（ET）合成基因的表達(dá)，使ET積累，并負(fù)調(diào)主根生長。JA通過抑制jar1-1突變體中乙烯信號轉(zhuǎn)錄因子EIN3的蛋白水平，從而實(shí)現(xiàn)JA與ET協(xié)同作用于缺硼對主根生長的抑制。JA并不直接調(diào)控硼的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)，而是通過影響缺硼時(shí)根系構(gòu)型而影響硼的吸收