资环学院根系生物学研究中心揭示SgPG1调控柱花草根尖类边缘细胞剥落及其耐铝机制
近日，资源环境学院根系生物学研究中心、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，梁翠月研究员课题组在《The Plant Journal》（中科院一区Top期刊）发表了题为“Border-like cell formation mediated by SgPG1 confers aluminum resistance in Stylosanthes guianensis”的研究论文。
铝毒害是酸性土壤中限制作物生长和产量的重要因素。根尖类边缘细胞（Border-like cells）的形成是植物耐铝毒的重要机制之一。但其具体形成及其耐铝毒害的分子调控机制尚不清晰。柱花草（Stylosanthes guianensis）是热带和亚热带地区重要的豆科牧草，也是酸性土壤的“先锋改良作物”。本研究发现圭亚那柱花草不同基因型的根尖均能生成明显的类边缘细胞，而粘质柱花草的根尖无类边缘细胞形成。在铝毒条件下，圭亚那柱花草所形成的类边缘细胞能够吸附大量铝离子，从而保护根尖不受铝毒的侵害。这也是圭亚那柱花草根尖的耐铝能力明显高于粘质柱花草的主要原因。通过柱花草圭亚那柱花草根尖无参转录组测序分析，鉴定到一个编码多聚半乳糖醛酸酶的基因SgPG1，其表达水平与类边缘细胞的形成相关，且受bHLH转录因子SgbHLH19直接调控。超量表达SgPG1改变了拟南芥和柱花草根中细胞壁低甲酯化多聚半乳糖醛酸的含量，增强了类边缘细胞的形成及其耐铝毒的能力。综上所述，本研究揭示了圭亚那柱花草根尖形成类边缘细胞是其耐铝毒的重要机制，而类边缘细胞的其形成依赖于SgPG1对细胞壁果胶表位的修饰。
图2 圭亚那柱花草根尖类边缘细胞的生成及其耐铝机制的调控模式图。
华南农业大学根系生物学研究中心已毕业博士生林雁、刘国选（现为在职博士后）以及中国热科院热带作物品种资源研究所副研究员刘攀道为论文共同第一作者，梁翠月研究员和田江研究员为共同通讯作者。上述研究得到了“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。（文/图 资源环境学院 陈康）
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