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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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