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Molecular Plant:生长素和BR的交互作用通过调节生长的各向异性来调控叶形

已有 2054 次阅读 2021-3-15 09:16 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

A crosstalk between auxin and brassinosteroid regulates leaf shape by modulating growth anisotropy

第一作者Yuanyuan Xiong

第一单位中科院遗传与发育生物学研究所

通讯作者Yuling Jiao


 Abstract 


背景回顾Leaf shape is highly variable within and among plant species, ranging from slender to oval-shaped. This is largely determined by the proximodistal axis of growth. 


提出问题:However, little is known about how proximal-distal growth is controlled to determine leaf shape.


主要发现:Here, we show that Arabidopsis leaf and sepal proximodistal growth is tuned by two phytohormones. 


结果1-ARFs与BR合成:Two class A AUXIN RESPONSE FACTORs (ARFs), ARF6 and ARF8, activate the transcription of DWARF4, which encodes a key brassinosteroid (BR) biosynthetic enzyme. 


结果2-细胞方向性生长:At the cellular level, the phytohormones promote more directional cell expansion along the proximodistal axis, as well as final cell sizes. BRs promote the demethyl-esterification of cell wall pectins, leading to isotropic in-plane cell wall loosening. Notably, numerical simulation showed that isotropic cell wall loosening could lead to directional cell and organ growth along the proximodistal axis. 


结论:Taken together, we show that auxin acts through BRs biosynthesis to determine cell wall mechanics and directional cell growth to generate leaves of variable roundness.


 摘 要 


叶形在种内和种间的变异程度均很高,从细长型的到椭圆形的都有。这种形态学上的变异很大程度上是由基-顶轴的生长所决定的。但是,有关叶形决定过程中基-顶轴生长的调控机制还不清楚。本文中,作者发现拟南芥叶片和萼片的基-顶轴生长受到两种植物激素的精细调控。两个生长素响应因子ARF6和ARF8激活DWARF4基因的表达,而DWARF4基因编码一个油菜素内酯(BR)生物合成的关键酶。在细胞层面,植物激素促进沿着基-顶轴方向上的细胞扩张,以及最终的细胞大小。BRs促进细胞壁果胶脱甲基酯化反应,导致各向同性的平面内细胞壁松弛。有意思的是,数据模拟显示各向同性的细胞壁松弛会导致细胞和器官沿着基-顶轴的方向性生长。综上,本文的研究揭示了生长素通过BRs生物合成决定细胞壁的力学和方向性细胞生长,从而形成不同圆度的叶片。


 通讯作者 

** 焦雨铃 **


个人简介:

2001年,北京大学,学士;

2003年,耶鲁大学,硕士;

2006年,耶鲁大学,博士;

2006-2010年,加州理工学院,博后。


研究方向叶片扁平化的建立机制;干细胞团的重建。


doi: https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.03.011


Journal: Molecular Plant

Published date: Mar 11, 2021



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