近日,，生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院薛大偉教授團(tuán)隊(duì)成員牟望舒副教授與比利時(shí)魯汶大學(xué)Bram Van de Poel教授,、美國馬里蘭大學(xué)Caren Chang教授與美國北卡羅納大學(xué)Joseph J. Kieber教授等合作，在國際知名期刊《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上發(fā)表題為“Ethylene-independent modulation of root development by ACC via down-regulation of WOX5 and group I CLE peptide expression”的研究性論文,。該研究闡釋了植物激素乙烯的合成前體ACC通過下調(diào)WOX5及Group I CLE小肽基因的表達(dá),，獨(dú)立于乙烯調(diào)控?cái)M南芥根系發(fā)育的分子機(jī)制。

在高等植物中,，1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid,，ACC）是乙烯生物合成的直接前體。由于乙烯為氣體,，操作不便,，長期以來大多數(shù)研究普遍使用ACC作為乙烯的替代物,，以誘導(dǎo)植物合成乙烯并產(chǎn)生信號(hào)響應(yīng),。因此,，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為ACC的功能等同于乙烯。然而,，近年來的研究表明ACC能夠獨(dú)立于乙烯調(diào)控植物的生長發(fā)育,，但其具體作用機(jī)制尚未完全闡明。

該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),，ACC能夠不依賴乙烯途徑,，抑制擬南芥主根的伸長。進(jìn)一步分析顯示,，ACC處理使主根分生區(qū)長度變短,，分生細(xì)胞數(shù)量減少，但細(xì)胞大小未見明顯變化,，表明ACC抑制了根尖分生區(qū)細(xì)胞的分裂,。并且，該抑制作用部分是由于ACC下調(diào)了根尖干細(xì)胞龕關(guān)鍵調(diào)控基因WOX5在靜止中心（QC）的表達(dá)水平并改變其空間表達(dá)模式所致,。

圖2. ACC能夠獨(dú)立于乙烯抑制擬南芥主根的伸長

另一方面,，與乙烯抑制側(cè)根形成的作用相反，ACC能夠正調(diào)控側(cè)根發(fā)育并加速側(cè)根原基的突破,。進(jìn)一步研究表明,，ACC可能通過抑制 CLE小肽家族中Group I成員的表達(dá)，激活其下游轉(zhuǎn)錄因子LBD18,，從而促進(jìn)側(cè)根發(fā)育,。

圖3. ACC能夠獨(dú)立于乙烯正調(diào)控?cái)M南芥?zhèn)雀陌l(fā)育

此外，有趣的是,，研究還發(fā)現(xiàn)ACC對(duì)主根的抑制作用在36小時(shí)后才顯著,，且轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)也顯示，差異表達(dá)基因在ACC處理40小時(shí)后才會(huì)大量出現(xiàn),。

圖4. ACC調(diào)控?cái)M南芥根系發(fā)育的模型圖（圖片源自PNAS）

該研究不僅有助于區(qū)分ACC與傳統(tǒng)乙烯信號(hào)在植物生長發(fā)育中的調(diào)控差異，也為ACC獨(dú)立生理調(diào)控功能的研究提供新見解,。

杭州師范大學(xué)為論文第一通訊單位,。生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院牟望舒副教授和美國北卡羅達(dá)大學(xué)生物系Ria Khare博士為該論文的共同第一作者。比利時(shí)魯汶大學(xué)Bram Van de Poel教授,、美國馬里蘭大學(xué)Caren Chang教授與美國北卡羅納大學(xué)Joseph J. Kieber教授為共同通訊作者,。浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院徐娟教授對(duì)該研究給予了大力幫助。杜克大學(xué)Philip Benfey教授實(shí)驗(yàn)室也對(duì)該工作做出了重要貢獻(xiàn),。該成果得到了浙江省自然科學(xué)基金,、比利時(shí)FWO博士后獎(jiǎng)學(xué)金、美國國家科學(xué)基金（NSF）等基金的支持,。