生长素是植物发育过程中的一种重要激素，尽管人们对生长素生物合成和极性运输在生长素极大值形成中的关键贡献已有广泛了解，但这些过程如何被调控和协调，以产生并维持局部的生长素积累，科学界至今尚未阐明。
近日，深圳合成生物学创新研究院农业和植物合成生物学研究中心主任，深圳理工大学未来农业研究院院长、合成生物学院讲席教授杨贞标团队在Nature Communications发表最新研究成果，探讨了拟南芥子叶中基于一种生长素运输蛋白（PIN2蛋白）的自调控生长素流动机制，揭示了植物细胞扩展和形态塑造的精密调控，为深入理解植物器官发育提供了全新视角。
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https://www.nature.com/articles/s41467-024-55480-8
研究团队通过利用植物子叶系统来解析生长素调控机制，其中子叶尖端的生长素极大值被认为引导其扩展。研究发现在子叶边缘，一列细长的边缘细胞（MCs）积累了极性定位的PIN2蛋白，形成了指向尖端的极性生长素运输系统。这一生长素运输系统通过自激活和自终止机制的瞬时建立，从而强有力地协调了子叶表皮铺路细胞（PCs）的交错过程。
子叶边缘自组织瞬时生长素流动模型
研究进一步揭示，生长素的前体吲哚丁酸（IBA）在子叶边缘细胞中转化为活性生长素吲哚乙酸（IAA），从而启动了PIN2的积累和极性运输。随着生长素浓度在子叶尖端的逐渐升高，负反馈机制启动，TOB1蛋白（IBA转运蛋白1）的表达使得IBA被转运至液泡，终止了PIN2的积累，完成了这一动态的生长素流动过程。
这一发现的意义不仅在于揭示了植物生长素在细胞层面上的自调控机制，还为人们理解植物发育过程中的信号传递提供了新思路。研究人员认为，这一机制可能不仅仅局限于叶片发育，还可能在根的延长、根的分枝等植物发育的其他关键过程中发挥作用。
深圳合成生物学创新研究院农业和植物合成生物学研究中心主任，深圳理工大学未来农业研究院院长、合成生物学院讲席教授杨贞标为本文通讯作者，美国加州大学河滨分校博士Patricio Pérez-Henríquez为本文第一作者。该项研究联合了福建农林大学、美国加州大学河滨分校等国内外多家单位，并得到了国家自然科学基金委员会、福建农林大学、深圳理工大学、中国科学院深圳先进技术研究院、深圳合成生物学创新研究院、美国国家综合医学研究所和美国国家科学基金委员会的资助。
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来源：深圳理工大学
