廣東
近日，上海交通大學李子興團隊與上海農業科學院張迎迎團隊合作在Plant Communications期刊上發表題為“Drought-induced SlCLE10 coordinates ethylene biosynthesis and root hair development to confer osmotic stress tolerance in tomato”的研究成果。上海交通大學李子興副教授與上海農業科學院張迎迎研究員為該論文的共同通訊作者。上海交通大學博士研究生王曦若為論文的第一作者。
該研究鑒定到一個在番茄根中快速響應高滲脅迫的CLE家族成員SlCLE10。通過proSlCLE10::GUS轉基因植株的組織化學染色發現，在滲透脅迫處理短時間內，SlCLE10啟動子活性在根尖、成熟區及根毛中均顯著增強，表明SlCLE10小肽是番茄根中感知滲透脅迫的早期信號分子。功能研究顯示，SlCLE10 過表達植株在滲透脅迫下株高和地上部鮮重顯著優于野生型，而 slcle10 突變體在相同脅迫條件下幾乎完全萎蔫。進一步的觀察證實，SlCLE10通過調控根毛發育增強抗旱性。在滲透脅迫下，SlCLE10過表達植株的根毛更長更密，而slcle10突變體的根毛則短小稀疏，且該表型僅在脅迫條件下出現。同時我們也發現，外源施加低劑量的SlCLE10（50-100 nM）小肽顯著促進根毛在高滲條件下的生長。機制解析表明，SlCLE10對根毛發育的調控依賴乙烯合成與信號傳導。在滲透脅迫下，SlCLE10過表達植株乙烯釋放量顯著增加，乙烯合成和信號通路關鍵基因表達量也同步上調。而施加乙烯合成抑制劑AVG或信號抑制劑1-MCP，可完全阻斷SlCLE10介導的根毛伸長，證實乙烯是SlCLE10下游調控根毛發育的關鍵信號分子。
進一步生化實驗揭示，SlCLE10通過激活SlMAPK6激酶，進而促進SlMAPK6與乙烯合成關鍵酶 SlACS2 發生相互作用，并對 SlACS2 進行磷酸化修飾。該磷酸化修飾不僅增強了SlACS2的蛋白穩定性，還有效提升了其催化活性，進而驅動乙烯的合成。遺傳學證據進一步表明，slacs2突變體完全喪失了對SlCLE10介導的根毛生長促進作用的響應，直接證實SlCLE10-SlMAPK6-SlACS2構成了調控根毛發育的核心信號模塊。值得注意的是，SlCLE10介導的抗逆機制展現出跨物種的保守性。外源施加低劑量的SlCLE10小肽可顯著促進茄科（煙草、茄子、辣椒）、十字花科（油菜、青菜）和葫蘆科（黃瓜）多種作物的根毛伸長，并提升這些作物在滲透脅迫下的生物量積累和抗旱能力。
SlCLE10-SlMAPK6-SlACS2模式圖
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