茉莉素调控表皮毛发育的分子机理

Trichomes are fine structures that are differentiated from epidermal cells of the plant aerial part. The trichomes function as barriers or secrete secondary metabolites to protect plant against herbivores, pathogens and UV irradiation. The trichomes (or awns) in seeds can protect seeds from feeding by animals, and assist seeds dispersal. In addition, the cotton fibers that are derived from trichomes have important economical and social values. Therefore, it is scientifically valuable to investigate the molecular mechanism for trichome development...The plant hormone jasmonates (JAs) induce trichome formation in plant. Previously, we demonstrated that the Jasmonate ZIM-domain (JAZ) proteins interact with the WD-repeat/bHLH/MYB complex to inhibit trichome development. In response to JA signals, the F-box protein Coronatine Insensitive1 (COI1) interact with JAZ proteins for ubiquitination and subsequent degradation via the 26S proteasome; therefore, the WD-repeat/bHLH/MYB complex are released to activate expression of Glabra2 for trichome initiation...So far, whether additional components interact with the WD-repeat/bHLH/MYB complex to modulate JA-induced trichome initiation remains unknown. The aim of the project is to screen interaction proteins of the WD-repeat/bHLH/MYB complex, and reveal the molecular mechanisms for the novel components in JA-induced trichome initiation. These novel findings possess important scientific value and application prospects.

表皮毛是植物地上组织表皮细胞分化出的特殊结构。表皮毛可以作为物理屏障，或分泌次级代谢产物抵御病虫侵害。表皮毛的发育和分布是植物生长发育到不同阶段的标志。芒刺等特化的表皮毛利于种子传播，保护种子免受动物取食。研究表皮毛发育机制具有重要的科学意义和应用价值。..植物激素茉莉素诱导植物表皮毛形成。我们的研究发现，茉莉素诱导JAZ蛋白降解，释放WD-repeat/bHLH/MYB复合体，促进表皮毛形成。但还不清楚WD-repeat/bHLH/MYB复合体是否与其它蛋白互作调控茉莉素诱导的表皮毛形成。申请者拟筛选WD-repeat/bHLH/MYB复合体互作蛋白，以获得茉莉素信号传导通路新组分，深入揭示茉莉素诱导表皮毛形成的分子机理。该研究揭示的分子机制将有重要科学价值，对指导农业生产有重要意义。

表皮毛是植物地上组织表皮细胞分化出的特殊结构。表皮毛可以作为物理屏障，也可分泌次级代谢产物，以抵御病虫侵害。因此，研究表皮毛发育的机制具有重要的科学意义和应用价值。我们先前的研究发现植物激素茉莉素能够诱导植物表皮毛的形成：茉莉素能够介导JAZ蛋白的降解，释放出WD-repeat/bHLH/MYB复合体，从而促进表皮毛形成。但目前尚不清楚WD-repeat/bHLH/MYB复合体是否能与其它蛋白互作调控茉莉素介导的表皮毛形成。. 我们该研究发现WD-repeat/bHLH/MYB复合体的bHLH因子及MYB因子与赤霉素信号通路中的关键抑制因子DELLA在酵母和植物体内互作。DELLA的C端与bHLH和MYB转录因子的N端互作。DELLA蛋白RGA和RGL2抑制bHLH转录因子GL3，EGL3和MYB转录因子GL1的转录活性。 . 进一步的生理研究显示DELLA蛋白RGA和GAI等抑制表皮毛的形成。而赤霉素诱导DELLA的降解，释放WD-repeat/bHLH/MYB复合体，促进表皮毛的形成。在赤霉素合成突变体ga1-3中，DELLA突变会恢复ga1-3的表皮毛形成，在此情况下突变GL3和EGL3则在此阻断了表皮毛形成，表明GL3和EGL3在DELLA下游调控表皮毛形成。在ga1-3背景下，DELLA大量积累，在此条件下超表达EGL3和GL1则可以逃离DELLA的抑制，恢复ga1-3表皮毛的形成。. 我们进一步探索了茉莉素与赤霉素互作调控表皮毛形成的机制。JAZ和DELLA蛋白协同抑制EGL3和GL1的转录活性。赤霉素和茉莉素分别诱导表皮毛形成，共同存在时协同促进表皮毛形成。茉莉素信号通路突变（如coi1-1）会阻断赤霉素诱导的表皮毛形成，而赤霉素缺失也会阻断茉莉素诱导的表皮毛形成。茉莉素和赤霉素对WD复合体的靶基因调控也有类似作用。. 通过以上研究我们提出了茉莉素与赤霉素互作调控表皮毛形成的分子机理：DELLA和JAZ蛋白协同抑制WD复合体的功能，茉莉素和赤霉素分别诱导JAZ和DELLA降解，激活WD复合体，协同促进植物表皮毛形成。该研究深入揭示茉莉素与赤霉素互作诱导表皮毛形成的分子机制，具有重要科学价值,对指导农业生产具有重要参考价值。