Plant Cell | 山东农业大学冯明团队联合揭示ZAT14家族转录因子在调控木质部发育和耐盐胁迫中的关键作用

在维管植物中，木质部不仅承担着将水分和溶质从根部向上运输至地上组织的重要功能，还在植物结构支撑与生长发育中发挥着关键作用。与此同时，植物能够通过调节自身发育过程来应对环境胁迫，从而在多变条件下维持生存与繁衍。木质部的发育过程对于盐胁迫等环境因子的响应尤为显著。鉴于细胞死亡在木质部分化中的关键作用，以及木质部在植物耐盐机制中的重要性，深入探究盐胁迫等环境因素如何调控木质部细胞命运的决定，已成为当前研究的重要课题。

近日，山东农业大学园艺科学与工程学院冯明教授团队联合瑞典农业科学大学Charles Melnyk教授团队在国际著名学术期刊The Plant Cell在线发表了题为The ZAT14 family promotes cell death and regulates expansins to affect xylem formation and salt tolerance in Arabidopsis的研究论文（冯明教授为该论文的第一作者兼并列通讯作者），揭示了ZAT14家族转录因子通过促进细胞死亡及调控扩张蛋白影响拟南芥木质部形成与耐盐性的分子机制，为植物维管发育和耐盐胁迫提供了新的理论参考。

前期研究表明，ZAT14在根冠细胞的程序性细胞死亡中发挥调控作用。本研究发现，该转录因子家族成员（包括ZAT14, ZAT5, ZAT14L, ZAT15）同样在木质部细胞中表达，而PCD过程也是木质部正常发育的关键环节。功能缺失实验显示，ZAT14家族基因突变体出现了原生木质部导管发育不连续的表型。进一步机制解析表明，ZAT14作用于初生木质部分化关键调控因子VND7的下游。此外，本研究还揭示了根尖分生组织关键因子PLT2对该家族基因的转录抑制：PLT2通过限制其在分生区的表达，使其特异性地定位于成熟分化细胞。值得注意的是，PLT2还能够抑制由ZAT14过表达所诱导的细胞死亡，以及由VND7-GR系统所触发的异位木质部形成。

盐胁迫处理同样会引发不连续木质部的形成。本研究还发现，盐胁迫能特异性降低ZAT14家族基因在维管束细胞中的表达，但不影响其在根冠细胞中的表达水平。进一步机制研究表明，ZAT14蛋白能够直接结合多个受盐胁迫诱导的扩展蛋白基因的启动子区域，并抑制其转录。基于以上结果，作者鉴定出了一条由盐胁迫触发、经由ZAT14-EXPAs模块传导、最终影响木质部完整性的“Salinity–ZAT14–EXPAs–Xylem gap”调控通路。

冯明课题组简介：

冯明，山东农业大学园艺科学与工程学院课题组组长，教授，博导，国家级海外高层次人才，泰山学者青年专家。前期以月季、针叶树、拟南芥等植物材料解析嫁接愈合及维管束发育等机制，以第一作者或通讯作者（含并列）发表Nature Plants （2篇）、The Plant Cell、Molecular Plant等论文。目前课题组立足于园艺植物的无性繁殖与维管束发育机制研究，为良种繁育提供理论与技术支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koaf271