Plant Journal | 聊城大学/山东农业大学发现ADF8/11介导根毛发育与应答环境-激素信号

根毛在植物固着土壤、吸收水分和无机盐，协助植物根部和外界进行信息交流等过程中起到十分重要的作用。植物根毛的生长发育具有很强的可塑性，多种植物激素和环境因素都能影响植物根毛的数量和长度以适应环境变化。

肌动蛋白细胞骨架对囊泡运输、细胞器运动、细胞质流动和细胞极性生长等基本细胞过程至关重要。许多具有不同功能的肌动蛋白结合蛋白精细地调控肌动蛋白细胞骨架的动态。肌动蛋白解聚因子（actin-depolymerizing factors, ADFs）通过其保守的F-actin切割/解聚活性参与肌动蛋白细胞骨架结构的动态重塑。前期报道根毛长期暴露在时，根毛特异表达的ADF8/11参与建立并维持顶端聚集的F-actin网络。然而ADFs是否参与根毛应答激素信号和低营养胁迫尚不清楚。

近日，聊城大学和山东农业大学研究团队在The Plant Journal在线发表了题为Arabidopsis ADF8 and ADF11 contribute to root hair growth to respond to hormone and environmental signals的研究论文，报道环境-激素信号通过诱导ADF8/11的表达促进根毛生长。

研究人员发现在根毛特异性表达的ADF8和ADF11在转录水平受植物激素生长素及乙烯的诱导（图1），而二者功能缺失突变体的根毛变短，并对生长素及乙烯处理敏感性降低。进一步研究显示adf8;11根毛顶端的F-actin网络异常，这表明ADF8/11通过维持根毛顶端的F-actin网络从而应答激素信号。

低营养环境（如低磷和低氮等）往往通过激素信号途径影响根毛发育。研究人员发现低磷和低氮环境同样会诱导ADF8/11基因表达（图1），并且在低营养条件下adf8;11根毛变短。以上结果表明ADF8/11参与根毛应答环境-激素信号。

图1 激素信号和低营养信号在根毛中诱导ADF8/11基因表达

同时，本研究发现根毛发育关键转录因子RSL4、生长素途径重要转录因子ARFs和乙烯途径关键转录因子EIN3协同调控ADF8/11基因表达，表明激素信号通过直接调控ADF8/11的转录影响根毛的F-actin动态重塑。

综上，该研究揭示了ADF8/11作为根毛应答环境-激素信号的关键因子，通过维持根毛顶端的F-actin网络从而应答激素信号，建立了环境-激素信号与微丝骨架动态的直接联系。

聊城大学农业与生物学院青年教师李鲁申为本文的第一作者和通讯作者，山东农业大学李厦教授和冯强楠教师为本文共同通讯作者，该研究工作得到了中国博士后科学基金、国家自然科学基金、山东省自然科学基金的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1111/tpj.70744