浦项工大研究团队揭示同步调控叶片与维管束发育的关键机制
研究发现，植物叶片展开变宽并在其内部均匀形成叶脉的过程，并非单纯的生长结果，而是源自体内输导组织中启动的精密信号调控的产物。
韩国研究财团2日表示，由 Hwang Il‑doo Pohang University of Science and Technology 教授领导的研究团队，阐明了来源于植物营养物质输导组织——韧皮部的蛋白质信号，同时调控叶片整体形态和维管束发育的核心机制。
通过调控 miR165 生物合成的维管束来源 RNA 结合蛋白的叶片—维管束发育整合模型。图 a. JUL1 基因在幼叶的维管束中表达，其蛋白质在整片叶中移动，并与叶背侧的 pri-miR165a 共存。b. JUL1 蛋白结合在 pri-miR165a 的富含 G 的区段，干扰其二级结构形成，从而抑制 miR165 的生成。c. 在 jul 突变体中，miR165/166 过量生成，HD-ZIP III 活性降低，叶背侧发育增强。图像提供及说明 Pohang University of Science and Technology 研究生 Park Soyoung 提供
View original image研究团队确认，韧皮部中产生的蛋白质“JUL1(JULGI)”能够精确调控决定叶片背腹结构的微小RNA“miR165/166”的生成。通过这种信号调控，叶片的形态以及叶脉（维管束）分布得以均衡形成。
植物通过叶片进行光合作用产生营养物质，并经由韧皮部将其输送至全株。基于此，人们一直推测叶片和维管束的发育彼此紧密相连，但这两类组织究竟通过何种分子机制实现统合调控，此前尚未被清晰揭示。
研究团队聚焦于此前已知可抑制韧皮部发育的蛋白质 JUL1，并发现该蛋白在叶片背面直接与 miR165/166 的前体RNA结合，从而抑制其成熟过程。也就是说，JUL1发挥了一种“交通疏导”式的作用，同时调控叶片的上下平衡与维管束的排列。
实验结果显示，当 JUL1 蛋白无法正常发挥作用时，会出现叶片向下严重卷曲或维管束异常发育等现象。相反，即便仅在特定组织中表达 JUL1，也能恢复整株植物的形态异常，这一结果证实，该蛋白具有超越其产生细胞、可调控周围组织的“非细胞自主性（non-cell-autonomous）”作用。
研究团队表示，通过本次成果，首次以实验方式证明了源自韧皮部的信号可作为决定叶片形态的“结构轴”发挥作用。尤其是提出了一种由蛋白质直接调控RNA结构本身、从而抑制微小RNA生成的新型分子调控方式，被评价为为破解植物生物学长期难题——“组织间统合发育”提供了线索。
Hwang Il‑doo 教授表示：“要提升作物产量，必须统合理解发生光合作用的叶片与输送光合产物的韧皮部”，“基于本次研究，有望同时优化叶片外形和输导能力，进而发展出能适应环境变化的定制化抗逆作物。”
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本研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团的领军研究项目及博士后国内外研修资助下完成，研究成果已于上月10日在线发表于国际学术期刊《Nature Communications》。
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