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植物激素可以调节植物的生理变化和发育过程，以增强植物对生物逆境和非生物逆境的适应性。当植物受到害虫袭击和伤害时，可诱导植物免疫激素茉莉酸的合成。表皮毛作为植物与环境接触的最外层屏障，在植物抵抗生物逆境和非生物逆境中发挥重要作用。已有的研究表明，茉莉酸可以诱导表皮毛的形成，但是关于其调控机制仍然了解甚少。
2021年1月21日，福建农林大学吴双课题组在New Phytologist发表了题为HOMEODOMAIN PROTEIN8 Mediates Jasmonate‐Triggered Trichome Elongation in Tomato的研究论文，揭示了茉莉酸促进番茄表皮毛伸长的分子机制。
为了研究茉莉酸和番茄表皮毛发育的关系，吴双课题组首先用外源MeJA处理番茄幼苗，结果发现，茉莉酸可以诱导番茄表皮毛增多和变长。JAZ蛋白是茉莉酸途径的关键抑制因子。番茄中共有13个JAZ蛋白。通过对这13个JAZ蛋白的转录水平进行时空分析，发现JAZ4在番茄表皮毛中的表达显著高于叶片。进一步研究发现，提高JAZ4表达水平可以显著的抑制番茄表皮毛的伸长。
更进一步，该课题组找到一个在番茄表皮毛中高表达的HD-ZIP IV转录因子SlHD8，并证实该转录因子可以与SlJAZ4在体内和体外进行蛋白互作。通过CRISPR构建hd8突变体并对其表型进行观察发现，SlHD8的功能缺失导致表皮毛变短。有趣的是，在hd8突变体背景下，外源MeJA处理不再能促进表皮毛伸长，说明SlHD8是茉莉酸诱导番茄表皮毛伸长的关键因子。
由于细胞的膨大和伸长主要受到细胞壁结构的影响，其中多种蛋白被发现修饰细胞壁中的半纤维素和果胶等。因此，该课题组对番茄中所有的细胞壁松弛类蛋白进行了筛选，结果发现，其中8个在hd8突变体中的表达显著降低，但在野生型中表达响应茉莉酸的诱导。进一步dual-LUC和ChIP-qPCR实验表明SlHD8通过直接激活下游5个细胞松弛蛋白进而调控表皮毛的伸长。综上所述，茉莉酸通过调节SlJAZ4-SlHD8复合体进而调控细胞壁修饰，最终促进番茄表皮毛伸长。
图：茉莉酸调控番茄表皮毛伸长的模式图
福建农林大学园艺学院博士生华兵和青年教师常江为共同第一作者。华中农业大学教育部国家重点实验室的叶志彪教授和杨长宪副教授参与了此项工作。该研究受到国家重点研发计划，国家自然科学基金和福建省重大专项的资助。
论文链接：
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17216
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