近日，林生院盧孟柱教授團(tuán)隊(duì)在《Journal of Integrative Plant Biology》（中科院1區(qū)Top，IF-5yr=10.8）發(fā)表了題為“Calcium signaling mediated by glutamate receptor-like protein PagGLR3.3 is involved in tension wood induction in poplar”（《谷氨酸受體蛋白PagGLR3.3介導(dǎo)的鈣信號(hào)參與楊樹(shù)應(yīng)拉木的誘導(dǎo)》）的研究論文。
應(yīng)拉木是闊葉樹(shù)在傾斜、彎曲或受風(fēng)等力學(xué)脅迫下，于樹(shù)干張力側(cè)形成的特異性木質(zhì)部，研究應(yīng)拉木的形成機(jī)制可為揭示樹(shù)木機(jī)械脅迫適應(yīng)機(jī)理、解決其在林業(yè)生產(chǎn)與木材加工中的不利影響提供理論依據(jù)與應(yīng)用指導(dǎo)。該研究以84K楊（Populus alba×P. glandulosa）為材料，通過(guò)藥理學(xué)與遺傳學(xué)的方法探究了鈣信號(hào)在樹(shù)木重力感應(yīng)早期階段的作用，為揭示應(yīng)拉木形成的初始信號(hào)通路提供了全新視角。
研究發(fā)現(xiàn)，重力誘導(dǎo)早期，楊樹(shù)莖中應(yīng)拉木形成部位（上側(cè)）與對(duì)應(yīng)木形成部位（下側(cè)）的韌皮部薄壁細(xì)胞（PPC）的胞內(nèi)Ca2?信號(hào)分布呈現(xiàn)顯著差異：上側(cè)PPC細(xì)胞胞內(nèi)Ca2?濃度顯著降低、下側(cè)則明顯升高，提示Ca2?信號(hào)的不對(duì)稱(chēng)分布可能參與重力感應(yīng)及應(yīng)拉木形成的早期調(diào)控。LaCl?處理及PagGLR3.3敲除植株胞內(nèi)Ca2?信號(hào)顯著減弱，且木質(zhì)部細(xì)胞呈現(xiàn)典型的應(yīng)拉木細(xì)胞特征（出現(xiàn)G-layer），植株對(duì)重力刺激的敏感性顯著下降。結(jié)果表明PagGLR3.3介導(dǎo)的鈣信號(hào)在楊樹(shù)重力感應(yīng)及應(yīng)拉木形成中發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)控作用。
轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析揭示，PagGLR3.3基因敲除后，與應(yīng)拉木形成及活性氧（ROS）產(chǎn)生相關(guān)的基因表達(dá)水平顯著上調(diào)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PagGLR3.3敲除植株或LaCl?處理的莖維管形成層區(qū)域超氧陰離子（O?·?）水平顯著升高。團(tuán)隊(duì)前期研究已表明，應(yīng)拉木形成一側(cè)O?·?呈現(xiàn)高水平積累，繼而誘導(dǎo)生長(zhǎng)素濃度的升高，促進(jìn)了應(yīng)拉木的形成。因此，PagGLR3.3介導(dǎo)的Ca2?信號(hào)減弱可通過(guò)促進(jìn)O?·?積累進(jìn)而誘導(dǎo)楊樹(shù)應(yīng)拉木的形成。
該研究證實(shí)谷氨酸受體蛋白PagGLR3.3介導(dǎo)的鈣信號(hào)參與楊樹(shù)重力感應(yīng)及應(yīng)拉木誘導(dǎo)過(guò)程，明確了Ca2?信號(hào)與ROS信號(hào)在誘導(dǎo)應(yīng)拉木形成中的協(xié)同調(diào)控關(guān)系，為深入解析樹(shù)木木質(zhì)部發(fā)育的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了重要理論依據(jù)。
浙江農(nóng)林大學(xué)林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院安軼副教授、曲美橋研究生為該論文第一作者，盧孟柱教授為該論文通訊作者。美國(guó)農(nóng)業(yè)部林務(wù)局Andrew Groover，Suzanne Gerttula等專(zhuān)家在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、論文撰寫(xiě)等方面提供了幫助。該研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。
（林生院 安軼）
浙ICP備11046845號(hào)-1 浙公網(wǎng)安備33018502001115號(hào) 