近日，广州大学生命科学学院黎家教授领导的研究团队在国际著名期刊Current Biology发表了题为 “Three RLKs integrate SHR-SCR and gibberellins to regulate root ground tissue patterning in Arabidopsis thaliana” 的研究成果，揭示了受体样激酶ARH1、FEI1和FEI2在调控拟南芥根部基本组织发育中的分子机制。该成果是继黎家教授课题组2024年3月26日在Nature Communications 发表受体激酶调控向水性生长并首次发现根尖蜡质层后的又一重要突破。点击阅读：
植物根系的发育是一个高度有序且精确的过程，在模式植物拟南芥中，皮层和内皮层的干细胞子细胞经由平周分裂形成这两层细胞，构成所谓的根部基本组织。内皮层细胞进一步通过平周分裂分化出两个特性各异的子细胞，其中一个维持内皮层特征，另一个则向外分化为中皮层。中皮层的形成是根部基本组织成熟的标志。此前的研究指出，核心转录因子SHORT ROOT (SHR) 和SCARECROW (SCR)，以及植物激素赤霉素(gibberellins, GAs) 在控制皮层/内皮层干细胞的不对称分裂及根部基本组织成熟方面扮演着关键角色。但是，SHR/SCR与GAs之间如何相互作用以调控根部基本组织发育的具体机制仍不清楚。
黎家教授团队在研究受体样激酶ARH1、FEI1和FEI2对植物向水性生长的影响时，意外地发现这些受体样激酶的三重突变体（tri-1）表现出根尖内皮层细胞平周分裂显著增加的现象。研究还观察到，在shr和scr突变体的根尖区域，ARH1、FEI1和FEI2的表达水平明显上升。当这三个基因同时被敲除时，可以显著改善shr和scr突变体中出现的根部基本组织发育异常。
此外，tri-1突变体中负责合成赤霉素的基因表达量降低，导致根尖部位的赤霉素浓度减少。实验表明，通过外源添加赤霉素（GA3），能够有效缓解tri-1突变体中皮层过度增生的问题。研究还发现，在tri-1突变体中，细胞周期蛋白编码基因CYCD6;1的表达上调，并在错误的位置表达；而CYCD6;1基因的缺失则能部分逆转tri-1突变体中皮层过量的问题。基于上述发现，研究提出了一个由SHR/SCR、ARH1/FEI1/FEI2、赤霉素和CYCD6;1组成的调控网络，该网络在根部基本组织发育中发挥着核心作用。
受体激酶调控根基本组织发育的分子机制
这项研究不仅加深了我们对根部基本组织发育信号通路的理解，同时也为探讨植物细胞不对称分裂的调控机制提供了新的视角。
广州大学生命科学学院黎家教授为该论文通讯作者。兰州大学生命科学学院青年研究员常金科及博士生胡俊为该论文共同第一作者。广州大学博士后陈玮玥、兰州大学博士生吴良凡和沈娟及广州大学生命科学学院齐向辉教授参与了该研究工作。该研究得到国家自然科学基金重点项目、青年项目的经费资助。
