近日，山东大学生命科学学院丁兆军/孔祥培教授团队在国际知名学术期刊Cell Reports上发表了题为“ERF114/115/109 are essential for jasmonate-repressed non-canonical JAZ8 activity in JA signaling ”的研究论文。该研究详细阐述了茉莉酸如何通过抑制非典型的JAZ8蛋白活性来促进根毛生长的分子机制。
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植物在遭遇环境变化时，会通过一系列感知、信号传递和响应过程来调整其生长和发育状态。作为重要的植物激素，茉莉酸（JA）在调节植物生长、发育以及对抗生物和非生物胁迫方面扮演着重要角色。当植物感受到茉莉酸的存在时，受体COI1识别并导致转录抑制因子JAZ蛋白降解，释放转录因子MYCs，从而激活下游基因表达，实现茉莉酸信号传导，进而调控多种生理反应。拟南芥中的13个JAZ蛋白大多数都含有ZIM和Jas两个功能结构域，但JAZ8作为一个特殊的成员，缺乏与COI1互作的结构域，因此不能被降解，属于非典型JAZ蛋白。虽然已知JAZ8参与了多个由茉莉酸信号介导的生物学过程，但对于茉莉酸如何抑制JAZ8的活性则尚未明确。
这项研究揭示了非典型JAZ蛋白JAZ8与乙烯响应因子ERF114、ERF115和ERF109之间的相互作用。利用Y3H实验、LCI分析及体外pull-down等技术验证了这些相互作用能够干扰JAZ8与转录因子MYC2/3/4和RHD6之间的结合，从而解除JAZ8对下游转录因子的抑制作用，促进茉莉酸信号。此外，还发现ERF114的表达受甲基茉莉酸酯(MeJA)诱导，并且这一过程依赖于COI1和MYC2，形成一个正反馈环路以增强茉莉酸信号。进一步研究表明，过表达ERF114、ERF115和ERF109会导致根毛变长，而相应的突变体则表现出根毛缩短的现象，并且阻断了MeJA对根毛伸长的促进作用。遗传学分析表明ERF114在JAZ8和MYC2的下游发挥作用。
图1 JA信号抑制JAZ8活性的分子机制
本研究不仅阐明了茉莉酸信号通路中调控非典型JAZ8蛋白活性的分子机制，大大增进了我们对此信号途径的理解，同时也为完善根毛发育的调控网络提供了理论基础，为基于根系结构的作物分子设计育种提供了宝贵的理论支持和基因资源。
山东大学在读博士生隋佳璇为该论文的第一作者，孔祥培教授为该论文的通讯作者。丁兆军教授全程指导本研究工作。山东大学袁宪正教授参与了该项研究工作。该研究得到国家自然科学基金、山东省泰山学者青年专家项目和山东大学齐鲁青年学者的资助。
