Plant Journal | 活性氧调节生长素信号途径的机制

责编 | 逸云

活性氧（Reactive oxygen species, ROS）是在大多数好氧生物中重要的信号分子，在植物抗逆、免疫以及各种发育过程中发挥重要作用。研究表明，在大豆、水稻和拟南芥等植物中ROS可以调控植物侧根（LR）的形成并且这一过程与生长素有关【1,2】。生长素可激活LR形成区域中RBOH（Respiratory burst oxidase homologs）诱导的ROS产生，促进LR的形成【3,4】。ROS对生长素的信号传导产生影响，但是其作用模式尚不清楚。

氧化脂羰基（Oxylipin carbonyls）是一类不同长度、不饱和度和氧化程度的化合物。活性羰基（Reactive carbonyl species，RCS）是具有α,β-不饱和键的氧化脂羰基，对植物生理具有重要作用，例如4-羟基-(E)-2-壬烯醛、丙烯醛和丙二醛【5】。RCS具有很高的亲电性，可以与蛋白质和核酸形成共价键，从而发挥各种生物学效应，如蛋白质功能的改变、防御基因的诱导和突变【6,7】。

近日，日本Tottori University 的 Jun'ichi Mano 研究组在 Plant Journal 在线发表了一篇题为 Reactive oxygen species and reactive carbonyl species constitute a feed-forward loop in the auxin signaling for lateral root formation 的研究论文， 揭示了RCS参与ROS 调控的拟南芥生长素信号传导的作用模式。

该研究发现，向拟南芥根中添加生长素会显著增加LR形成区域RCS（例如丙烯醛、4-羟基壬烯醛和巴豆醛）的水平，并且RCS的增加发生在LR形成之前。相反，添加羰基清除剂肌肽会显著抑制生长素诱导的LR形成。外源添加RCS可诱导DR5启动子表达和LR形成位点的生长素响应基因（TIR1、IAA14、ARF7、LBD16、PUCHI）的表达，促进LR的形成，而不增加内源生长素水平。外源性RCS可以激活LR形成位点的生长素响应基因和DR5启动子的表达，并促进LR的形成，而不增加内源生长素水平。另外，表型分析发现RCS对LR形成的促进作用依赖于生长素受体TIR1或AFB2的存在，同时，RCS促进Aux / IAA阻遏蛋白的降解。

ROS和RCS对生长素信号传导的前馈调节

综上所述，该研究表明生长素诱导的ROS及其下游产物RCS的产生以前馈（feed-Forward）方式调节生长素信号传导途径， RCS是连接ROS信号传导和生长素信号传导途径的关键因子。

参考文献

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https://doi.org/10.1111/tpj.14456