近日，JIPB在线发表了南方科技大学郭红卫教授课题组题为“Ethylene-induced microtubule reorientation is essential for fast inhibition of root elongation inArabidopsis”的研究论文。该研究揭示了微管骨架重排在乙烯诱导的拟南芥主根快速伸长抑制中的重要作用；研究同时证明了依赖于TIR1-Aux/IAAs-ARFs途径的生长素信号在拟南芥主根快速乙烯响应中的必要作用。
乙烯是重要的气体植物激素，参与植物生长发育及环境应答的多个方面。对根和下胚轴细胞伸长的抑制作用是经典乙烯“三重反应”的重要细胞学基础。尽管如此，多年来乙烯调控植物细胞伸长的作用机制并不清楚。
大量的研究表明微管细胞骨架通过指导植物细胞壁中应力承受单元纤维素微纤丝的排布方向从而调控植物细胞的各向异性生长，但是微管骨架是否及如何参与乙烯对细胞生长的调控尚不清楚。本研究的一个亮点是利用了自动化高通量表型分析平台，以高时空分辨率实时拍摄并分析主根生长对乙烯的快速响应。结合激光共聚焦活体成像，文章首先发现乙烯诱导的微管骨架重排（从横向变纵向）和主根伸长抑制具有十分相似的动力学特征。进一步利用微管骨架解聚药物oryzalin处理和微管骨架排布相关突变体katanin、sprial1，文章证明微管骨架的正常重排对乙烯诱导的主根快速伸长抑制十分重要，两种方法都可导致主根伸长对乙烯的部分不敏感。
包括郭红卫实验室工作在内的以往研究表明，在乙烯调控拟南芥主根生长的分子机理中，生长素信号主要作用于乙烯信号下游。然而，过去的研究使用的都是长时间乙烯（或者其合成前体ACC）处理下的生长表型，对于分钟时间尺度（0~120分钟）的乙烯快速反应，生长素是否参与及如何作用仍不清楚。文章利用同样的综合研究方法，分析表明乙烯诱导的微管细胞骨架重排和主根伸长快速响应都需要完整的TIR1-Aux/IAAs-ARFs生长素信号通路。此外，之外文章也确认了ABP1-ROP6-RIC1信号途径并不参与乙烯调控的主根生长过程，进一步支持ABP1很可能并不参与生长素对植物细胞生长行为的调控。
郭红卫教授团队成员王益川博士为论文的第一作者，王益川博士与郭红卫教授共同担任论文通讯作者。该项目得到国家自然科学基金、中国博士后基金与南方科技大学科研启动基金的资助。
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