遺傳發育所在擬南芥生長素合成與調控機理研究中取得進展

　　生長素是調節植物生長發育的重要激素。生長素的原位合成、代謝、極性運輸以及信號轉導共同調控植物對環境信號和發育信號的響應。現有的證據表明，植物中生長素的從頭合成存在色氨酸依賴和色氨酸不依賴兩條途徑。近年來對依賴于色氨酸生長素合成途徑已有較為深入的認識，但是對于非依賴于色氨酸生長素合成途徑的組成與調控機制了解甚少，而對其生物學意義的理解仍然是空白。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所植物基因組學國家重點實驗室李家洋課題組長期從事植物非依賴于色氨酸生長素合成途徑的研究。該課題組前期研究表明，吲哚甘油磷酸（IGP）是色氨酸合成與非依賴于色氨酸生長素合成途徑的分支點，擬南芥吲哚合酶（Indole Synthase, INS）是色氨酸合成α亞基（TSA）的同源蛋白，可能具有催化IGP合成吲哚的功能(Ouyang et al., Plant J, 24: 327, 2000)。為進一步研究INS的生物學功能，研究人員獲得了INS功能缺失突變體ins-1和ins-2，并將ins-1與TSA功能降低突變體trp3-1進行了遺傳分析，發現ins-1的胚胎發育異常，trp3-1的胚胎發育與野生型相似，而ins-1 trp3-1雙突變體表現出完全的胚胎致死。INS蛋白在胚胎發育過程中具有時空特異性的表達模式，胚珠生長素含量測定以及對胚胎中生長素報告基因DR5-GFP表達特征的分析表明，非依賴于色氨酸生長素合成途徑對于早期胚胎發育過程中頂-基部軸向的建立發揮重要作用。系統的遺傳學、代謝物含量測定以及細胞學研究顯示INS定位于細胞質中，參與非依賴于色氨酸生長素合成途徑中從IGP生成吲哚的代謝反應，是非依賴于色氨酸生長素合成途徑中第一個被鑒定的重要成員。

　　這項研究成果解析了非依賴于色氨酸生長素合成途徑的分子與生化機理，揭示了該途徑在胚胎早期發育的重要作用。該研究是最近數年在生長素合成途徑與調控機理研究領域中的突破性進展，對深入全面理解生長素合成途徑及其調控植物生長發育的分子機制具有重要意義。該研究結果于3月23日在PNAS上在線發表（doi: 10.1073/pnas.1503998112）。李家洋課題組的助理研究員王冰、國家植物基因研究中心（北京）植物激素平臺的高級工程師褚金芳和王永紅課題組的助理研究員于天英為該論文的共同第一作者。該研究得到自然科學基金委的資助。

依賴于生長素和非依賴于色氨酸的生長素合成途徑