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王宝山课题组研究成果在The Plant Cell上发表

2019年11月18日 08:49  点击:[]

20191115日,我校5357cc拉斯维加斯_官方网站-欢迎您王宝山教授课题组在国际顶尖权威学术刊物The Plant Cell在线发表了题为“(Arabidopsis ZINC FINGER PROTEIN1 Acts Downstream of GL2 To Repress Root Hair Initiation and Elongation by Directly Suppressing bHLH Genes)的研究论文。该研究首次揭示了拟南芥C2H2型锌指蛋白基因AtZP1在根毛命运决定开关GL2的下游通过直接负向调控bHLH型基因RHD6, RSL4RSL2决定根毛的起始和伸长。王宝山教授为论文通讯作者,我校青年教师韩国良博士为论文第一作者。

  植物的根毛扩大了根部与土壤接触的表面积,促进了植物对养分和水分的吸收,介导了植物与土壤微生物的相互作用,在植物的生长发育和信号转导中发挥重要作用。根毛也是表皮细胞发育研究的良好模型,根毛的发育可以大致分为根毛命运的决定、根毛的起始、根毛的伸长和根毛的成熟四个阶段。C2H2型锌指蛋白在调控表皮细胞分化中起重要作用。以前的研究只鉴定出正向调控根毛生长发育的C2H2型锌指蛋白,而负向调控根毛发育的C2H2型锌指蛋白未见报道。

王宝山教授课题组在筛选鉴定控制泌盐盐生植物叶片独特表皮结构(盐腺)发育基因过程中,发现了一个C2H2型锌指蛋白AtZP1,该蛋白含有典型转录抑制结构域EAR-基序(DLELRL)荧光素酶(LCU)活性实验显示其具有转录抑制活性。C2H2型锌指蛋白家族基因系统进化树显示AtZP1和控制拟南芥表皮毛和根毛发育正向调控作用的GIS家族锌指蛋白在两个不同的分支上。AtZP1过量表达株系的主根没有根毛产生,突变体根毛密度和长度显著增加,基因回补株系能够回补突变体的表型,不同基因型H细胞和N细胞的分布发现AtZP1负向调控根毛的起始和伸长。RNA-Seq分析没有根毛产生的过量表达株系,发现只有根毛起始和伸长的关键bHLH型转录因子显著下调,而根毛命运决定基因没有显著变化。小鼠糖皮质激素受体(GR)介导的地塞米松(DEX)化学诱导实验发现AtZP1直接负向调控根毛起始关键转录因子RHD6和根毛伸长关键转录因子RSL2RSL4的表达。染色质免疫共沉淀(ChIP)体内实验,发现AtZP1直接结合在RHD6RSL4RSL2基因的启动子区。EMSA和酵母单杂交实验体外实验发现AtZP1在体外能直接和RHD6RSL4RSL2基因的启动子的DNA片段结合。实验进一步检测了根毛命运决定基因突变体中AtZP1的表达量,发现只有gl2AtZP1的表达量显著下调,ChIP实验和不同突变体杂交根毛表型的分析证明AtZP1受到上游根毛命运决定开关GL2的调控。该研究首次揭示了拟南芥C2H2型锌指蛋白基因AtZP1在根毛命运决定开关GL2的下游通过直接负向调控bHLH型基因RHD6, RSL4RSL2决定根毛的起始和伸长。

AtZP1负向调控拟南芥根毛发育的模式图

王宝山教授课题组主要从事植物耐盐生理与分子机理及耐盐经济植物育种与配套栽培技术研究。该课题组长期以泌盐盐生植物二色补血草和模式植物拟南芥为实验材料,研究二色补血草盐腺等表皮细胞发育和泌盐的分子机制。论文相关工作得到了国家自然科学基金、山东省重点研发计划、山东省自然科学基金和山东省高等学校科技计划的资助。

文章链接:https://doi.org/10.1105/tpc.19.00226