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山东大学周传恩课题组综述豆科植物的感夜运动:叶枕发育机制、影响因素和生物学意义

在植物界,豆科和大部分酢浆草科物种的叶片都具有感夜运动:叶片晚上自动闭合收拢,第二天早上再舒展张开。查尔斯·罗伯特·达尔文(Charles Robert Darwin)也在其著作《The Power of Movement in Plants》中详细描绘了这一现象。一个多世纪以来,生物学家围绕感夜运动展开了一系列的研究。

近期,山东大学生命科学学院周传恩课题组以封面文章的形式在Plant, Cell & Environment上发表了题为 “Nyctinastic Movement in Legumes: Developmental Mechanisms, Factors, and Biological Significance”的综述论文。

感夜运动的发生是由马达器官叶枕驱动的。在膨压的作用下,叶枕伸肌运动细胞及屈肌运动细胞发生不对称的体积变化,使叶枕发生弯曲变形进而驱动叶片的打开或闭合。文章中总结了叶枕的结构、功能及发育机制并讨论了光、温度、生物钟、离子、水通道、植物电信号等影响因素在感夜运动中的作用;此外,文章阐述了感夜运动具有抵御食草动物攻击、对植物叶片进行保温的生物学意义。近年来,周传恩课题组在蒺藜苜蓿感夜运动方面取得了一系列进展,包括发现叶枕发育的决定基因PLP(Zhou et al., 2012),阐明根瘤、氮同化与感夜运动之间的相互关系及油菜素内酯(BR)的动态平衡影响感夜运动的作用机制(Kong et al., 2020; Kong et al., 2021)。

博士生王敏为论文第一作者,周传恩教授为通讯作者。本项工作得到了国家自然科学基金和山东省科学基金的资助。

原文链接:

https://doi.org/10.1111/pce.14699

参考文献:

Kong, Y., Han, L., Liu, X., Wang, H., Wen, L., Yu, X., Xu, X., Kong, F., Fu, C., Mysore, K.S., et al.(2020). The nodulation and nyctinastic leaf movement is orchestrated by clock gene LHY in Medicago truncatula. J Integr Plant Biol62, 1880-1895.

Kong, Y., Meng, Z., Wang, H., Wang, Y., Zhang, Y., Hong, L., Liu, R., Wang, M., Zhang, J., Han, L., et al.(2021). Brassinosteroid homeostasis is critical for the functionality of the Medicago truncatula pulvinus. Plant physiology185, 1745-1763.

Zhou, C., Han, L., Fu, C., Chai, M., Zhang, W., Li, G., Tang, Y., and Wang, Z.Y. (2012). Identification and characterization of petiolule-like pulvinus mutants with abolished nyctinastic leaf movement in the model legume Medicago truncatula. The New phytologist196, 92-100.

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