在維管植物中，木質(zhì)部不僅承擔(dān)著將水分和溶質(zhì)從根部向上運(yùn)輸至地上組織的重要功能，還在植物結(jié)構(gòu)支撐與生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。與此同時(shí)，植物能夠通過(guò)調(diào)節(jié)自身發(fā)育過(guò)程來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫，從而在多變條件下維持生存與繁衍。木質(zhì)部的發(fā)育過(guò)程對(duì)于鹽脅迫等環(huán)境因子的響應(yīng)尤為顯著。鑒于細(xì)胞死亡在木質(zhì)部分化中的關(guān)鍵作用，以及木質(zhì)部在植物耐鹽機(jī)制中的重要性，深入探究鹽脅迫等環(huán)境因素如何調(diào)控木質(zhì)部細(xì)胞命運(yùn)的決定，已成為當(dāng)前研究的重要課題。

近日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院馮明教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)Charles Melnyk教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊The Plant Cell在線發(fā)表了題為The ZAT14 family promotes cell death and regulates expansins to affect xylem formation and salt tolerance in Arabidopsis的研究論文（馮明教授為該論文的第一作者兼并列通訊作者），揭示了ZAT14家族轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞死亡及調(diào)控?cái)U(kuò)張蛋白影響擬南芥木質(zhì)部形成與耐鹽性的分子機(jī)制，為植物維管發(fā)育和耐鹽脅迫提供了新的理論參考。

前期研究表明，ZAT14在根冠細(xì)胞的程序性細(xì)胞死亡中發(fā)揮調(diào)控作用。本研究發(fā)現(xiàn)，該轉(zhuǎn)錄因子家族成員（包括ZAT14, ZAT5, ZAT14L, ZAT15）同樣在木質(zhì)部細(xì)胞中表達(dá)，而PCD過(guò)程也是木質(zhì)部正常發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。功能缺失實(shí)驗(yàn)顯示，ZAT14家族基因突變體出現(xiàn)了原生木質(zhì)部導(dǎo)管發(fā)育不連續(xù)的表型。進(jìn)一步機(jī)制解析表明，ZAT14作用于初生木質(zhì)部分化關(guān)鍵調(diào)控因子VND7的下游。此外，本研究還揭示了根尖分生組織關(guān)鍵因子PLT2對(duì)該家族基因的轉(zhuǎn)錄抑制：PLT2通過(guò)限制其在分生區(qū)的表達(dá)，使其特異性地定位于成熟分化細(xì)胞。值得注意的是，PLT2還能夠抑制由ZAT14過(guò)表達(dá)所誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，以及由VND7-GR系統(tǒng)所觸發(fā)的異位木質(zhì)部形成。

鹽脅迫處理同樣會(huì)引發(fā)不連續(xù)木質(zhì)部的形成。本研究還發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫能特異性降低ZAT14家族基因在維管束細(xì)胞中的表達(dá)，但不影響其在根冠細(xì)胞中的表達(dá)水平。進(jìn)一步機(jī)制研究表明，ZAT14蛋白能夠直接結(jié)合多個(gè)受鹽脅迫誘導(dǎo)的擴(kuò)展蛋白基因的啟動(dòng)子區(qū)域，并抑制其轉(zhuǎn)錄?；谝陨辖Y(jié)果，作者鑒定出了一條由鹽脅迫觸發(fā)、經(jīng)由ZAT14-EXPAs模塊傳導(dǎo)、最終影響木質(zhì)部完整性的“Salinity–ZAT14–EXPAs–Xylem gap”調(diào)控通路。

馮明課題組簡(jiǎn)介：

馮明，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院課題組組長(zhǎng)，教授，博導(dǎo)，國(guó)家級(jí)海外高層次人才，泰山學(xué)者青年專家。前期以月季、針葉樹(shù)、擬南芥等植物材料解析嫁接愈合及維管束發(fā)育等機(jī)制，以第一作者或通訊作者（含并列）發(fā)表Nature Plants （2篇）、The Plant Cell、Molecular Plant等論文。目前課題組立足于園藝植物的無(wú)性繁殖與維管束發(fā)育機(jī)制研究，為良種繁育提供理論與技術(shù)支持。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koaf271