铁依赖的胼胝质积累调控根尖分生区细胞干性,响应土壤低磷信号

发布网友发布时间：2024-05-03 09:35

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热心网友时间：2024-12-02 16:43

揭示植物根尖的秘密：铁与胼胝质如何*根生长对低磷信号的响应

深入探索一篇2015年Developmental Cell的研究，我们揭示了铁依赖的胼胝质积累如何在拟南芥根尖分生区细胞干性维护中发挥关键作用，响应土壤中磷的稀缺信号。根系，作为植物生命的基石，其生长与发育响应着土壤环境的细微变化，展现出了极高的可塑性。

磷是植物获取磷的主要形式，植物能感知土壤中磷（Pi）的水平。在低磷环境下，植物调整策略，主根生长减缓，侧根增多，根毛增密，目的是优化磷的吸收和利用，确保根系结构的优化适应性。

根尖分生组织（RAM）和干细胞巢（SCN）的细胞干性维持，需精确的*与分化协调，细胞间信号的传递至关重要。静止中心（QC）通过未知机制保持干细胞的细胞干性，而转录因子SHR则影响细胞命运。活性氧（ROS）*着胼胝质的积累，胞间连丝颈部的改变影响了胞质体的运输。然而，植物如何感知和响应土壤中的磷，一直是未解之谜。

通过遗传学手段，研究者发现了PDR2（编码P5型ATP酶）在缺磷条件下对根尖分生组织和干细胞巢的维持不可或缺。有趣的是，铁的可用性也影响了缺磷条件下根生长的表型，揭示了铁在这一过程中的微妙作用。

实验显示，在低磷条件下，植物初生根生长的抑制依赖于根尖的铁积累。在不同生态型/基因型的拟南芥中，当移入缺磷培养基，铁的分布模式与磷敏感性紧密相关。磷敏感的Col、Sha和pdr2在缺磷环境中，铁不仅在根尖显著积累，而且在根的其余部分也有分布，这与磷不敏感株系的铁积累区域形成鲜明对比。

进一步研究显示，铁的积累在细胞特异性上有所区别，敏感株系在根质外体中显著积累，而铁的氧化还原信号可能通过LPR1调节，与磷的竞争性吸收有关。在缺磷条件下，LPR1的表达促进了铁和胼胝质的沉积，并可能与活性氧的产生直接相关，这影响了细胞间信号的传递和RAM的分化状态。

最终，铁的吸收和运输机制在根尖的响应中起到了关键作用，而非成熟区的远距离运输。如IRT1，虽是铁吸收的重要*因子，但其在根尖的定位与铁的吸收*了生长。剪除根尖后，不同基因型的植物展示了对磷信号的特异性响应，凸显了LPR1在低磷信号下的*作用。

总的来说，这个研究揭示了植物如何通过铁和胼胝质*，以适应土壤低磷环境下的生长策略，为我们理解植物根尖对环境信号的响应提供了新的视角。