Nature Plants | 肽信号动态调控植物根冠脱落

• 花匠小妙招
• 2025-05-02 12:54

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根冠可以感知环境变化从而保护根尖分生组织（root apical meristem，RAM）。根冠细胞的产生和脱落存在一定的稳态平衡，从而使根冠维持一定大小。拟南芥远端根冠由LRC（lateral root cap）细胞层包围的五至六层小柱细胞（columella cells，COL）组成。LRC会覆盖分生组织并且其最外层经常发生程序性细胞死亡（programmed cell death，PCD），从而使旧的LRC细胞被新的LRC细胞取代。但是对控制远端根冠最外层重复脱离的遗传和分子机制尚不明确，对于脱落的频率的调节及干细胞的稳态平衡的了解较少。拟南芥上层组织的花器官脱落和侧根出现受到小肽IDA（INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION）的调节，IDA通过两种富含亮氨酸的重复受体样激酶（leucine-rich repeat receptor-like kinases，LRR-RLKs）—HAE（HAESA）和HSL2（HAESA-LIKE2）传递信号。IDA属于IDL（IDA-LIKE）基因家族，编码具有共同C-末端基序的前原蛋白，但是对于IDA的具体功能尚不明确。

近日，University of Oslo的Reidunn B. Aalen等在Nature Plants在线发表了一篇题为The dynamics of root cap sloughing in Arabidopsis is regulated by peptide signalling的研究论文，明确了根尖表达的IDL1的功能，并明确HSL2为IDL1的受体。

该研究提出了肽IDA-LIKE1（IDL1）及其受体HAESA-LIKE2（HSL2）介导的信号传导。该研究将IDL1鉴定为肽配体，其以纳摩尔浓度结合并激活HSL2受体。IDL1介导的根冠细胞的脱落取决于HSL2并与干细胞分裂保持平衡，从而保持根冠的大小。该研究发现，IDL1-HSL2信号传导控制着LRC脱落过程的起始。IDL1表达增强会导致LRC脱落频率增加，并且其余HSL2共同调节新的LRC细胞层平衡。该研究还发现，dPCD（developmental programmed cell death）位点I和II的差异使植物可以进行不同频率的LRC更新。

idl1和hsl2突变体影响蜕皮频率和LRC分裂模式

同时，该研究还发现与编码转录因子相关的BRN1（BEARSKIN1），BRN2和SMB（SOMBRERO）基因涉及根冠成熟和根冠脱离，并且在HSL2信号传导途径的下游起作用。该研究表明，HSL2除在细胞成熟和细胞层分离中起作用，也在LRC和COL细胞中发挥作用。

总之，该研究明确了根尖IDL1的功能，并确定了IDL1-HSL2信号传导增强了干细胞分裂和脱落之间稳态平衡的动态调节。

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中国农业大学农学院 学术科研 Nature Plants

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