Механизм стимуляции роста корневых волосков жасмонатом у Arabidopsis
Корневые волоски — это трубчатые поляризованные выросты клеток эпидермиса корня, играющие ключевую роль в закреплении растения, поглощении питательных веществ и взаимодействии с окружающей средой. Известно, что растительный гормон жасмонат стимулирует рост корневых волосков, однако молекулярные механизмы этого процесса оставались неясными.
В исследовании, опубликованном в The Plant Cell, учёные из Сишуанбаньнаского тропического ботанического сада (XTBG) раскрыли ключевой сигнальный модуль. В нём репрессоры JAZ (jasmonate zim-domain) жасмонатного пути напрямую модулируют транскрипционные факторы RHD6 (root hair defective 6) и RSL1 (RHD6-like1), интегрируя сигнализацию жасмонатом и процесс развития корневых волосков.
Для изучения механизмов исследователи сначала подтвердили, что экзогенное применение метилжасмоната (MeJA) значительно увеличивает длину корневых волосков.
Также было обнаружено, что эндогенный сигнальный путь жасмоната, опосредованный рецептором COI1 (coronatine-insensitive1) и репрессорами JAZ, критически важен для развития корневых волосков. Нарушение работы рецептора COI1 или накопление репрессора JAZ (например, JAZ4 или JAZ8) уменьшало длину волосков.
Дальнейшее исследование показало, что несколько репрессоров JAZ взаимодействуют с RHD6 и RSL1 — двумя транскрипционными факторами семейства bHLH, важными для развития корневых волосков. Белки JAZ подавляли транскрипционную функцию RHD6 и мешали взаимодействию между RHD6 и RSL1.
Фенотипический анализ показал, что жасмонат стимулирует рост корневых волосков зависимым от RHD6 и RSL1 образом. Также было показано, что сверхэкспрессия RHD6 в значительной степени восстанавливала дефектный фенотип корневых волосков у растений coi1-2 и JAZ8-ΔJas-9.
«Наше исследование даёт механистическое понимание того, как репрессоры JAZ напрямую регулируют транскрипционные факторы RHD6/RSL1, интегрируя сигнализацию жасмонатом и развитие корневых волосков у Arabidopsis», — заявил руководитель исследования профессор Ху Янжу.