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    我国科学家在植物激素乙烯的研究中取得突破性进展

    日期 2015-11-30   来源:生命科学部   作者:温明章  【 】   【打印】   【关闭

      2015年10月22日,国际著名刊物Cell以“EIN2-Directed Translational Regulation of Ethylene Signaling in Arabidopsis”(拟南芥中EIN2蛋白在翻译水平调控乙烯信号转导)为题发表了北京大学生命科学学院郭红卫等人的研究文章,报道其在植物激素乙烯研究中取得的突破性进展。(论文链接:http://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(15)01199-X)该研究得到了国家自然科学基金重大研究计划(项目号:91217305 、91017010)等项目的资助。

      乙烯作为植物激素可调控从种子萌发到花与叶片的衰老、果实成熟,以及细胞的程序性死亡、抗逆等几乎所有的植物生长发育过程。EIN2(ETHYLENE INSENSITIVE 2)是植物响应乙烯的核心正调因子,其功能缺失会导致植物完全丧失乙烯反应。但EIN2蛋白如何调控乙烯信号转导一直是这一领域的难解之谜。

      郭红卫课题组在前期研究中发现,乙烯不但能诱导CEND进入细胞核,而且还能促进其在细胞质中形成明亮的、随机分布的点状结构,这暗示EIN2在细胞质中可能具有重要的功能。经过深入系统的研究,他们发现细胞质中的EIN2能够识别并结合EBF1/2 mRNA的3’UTR,并通过招募EIN5等相关调节因子形成点状结构P-body,进而抑制EBF1/2mRNA的翻译,导致EBF1/2蛋白含量急剧减少,进而使得EIN3/EIL1在细胞核内大量积累,从而激活下游乙烯反应。该成果阐明了EIN2蛋白在细胞质中的新功能、发现了一类新的响应乙烯信号的RNA元件PolyU序列,并揭示了一条新的乙烯信号转导通路。同时,他们的研究成果在植物信号转导领域第一次表明mRNA的3’UTR像一个“感受器”感知上游信号并向下传递,对植物学的研究具有重要的启发意义。此外,利用EIN2CEND对EBF1/2 mRNA的3’UTR调控作用,将来人们可以人为控制乙烯信号“打开”或者“关闭”来抵御胁迫或者延迟果实的成熟,为农业生产实践服务。

     

    EIN2所介导的乙烯信号转导通路