近日，西双版纳热带植物园胡彦如研究员（第五批优秀会员）团队在激素信号调控植物生长发育和环境适应领域的研究取得新进展。

种子作为大多数开花植物的繁殖体系，在植物的生命周期中扮演极其重要的角色。种子萌发过程受到植物体内多种信号物质和外界环境因子的精密调控。不利逆境胁迫条件诱导植物合成脱落酸（ABA）激素，从而抑制种子萌发和萌发后生长发育。有趣的是，生长素（IAA）或茉莉酸（JA）激素能进一步增强ABA的生物学功能抑制种子萌发；然而，IAA和JA激活ABA信号反应的协同作用及潜在的分子机制尚不清楚。 

中国科学院西双版纳热带植物园植物环境适应性研究组近期发现，外源同时施加IAA和JA能显著增强ABA诱导的种子萌发延迟，暗示IAA和JA在激活ABA信号转导方面具有协同功能。相一致的是，内源IAA的生物合成、感知和信号传递对于JA激活的ABA反应也是必需的。机理研究表明，IAA信号途径关键转录因子ARF10/ARF16能与JA信号途径重要抑制子JAZ蛋白相互作用。遗传学表型分析发现，JA激活ABA反应依赖于ARF10/ARF16转录因子，且ARF16基因高表达能部分弥补内源JA信号的缺失。进一步研究发现，ARF10/ARF16能与ABA信号途径核心转录因子ABI5相互作用形成转录复合物，并位于ABI5上游发挥作用。ARF16能激活ABI5的转录功能，而JAZ蛋白竞争性抑制ARF16-ABI5之间的互作，并拮抗它们的调控功能。 

综上所述，该研究不仅发现了IAA和JA能协同激活ABA信号抑制种子萌发，而且进一步揭示了ARF10/ARF16通过与JAZ和ABI5等蛋白直接互作，从而协同整合IAA、JA和ABA信号网络。这对于人们深入理解植物整合内源多种激素信号精密调控植物生长发育及环境适应性具有重要科学意义，也可为农作物优良品种培育和作物驯化提供理论依据。 

相关研究结果近期以Auxin contributes to jasmonate-mediated regulation of abscisic acid signaling during seed germination in Arabidopsis为题在植物学经典期刊The Plant Cell (https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac362/6896260)上在线发表。梅松博士后和张明辉在读博士研究生为该文第一作者，胡彦如研究员为该文通讯作者。

图1. IAA和JA协同激活ABA信号抑制种子萌发（Mei et al., 2022, Plant Cell）

CO（CONSTANS）转录因子是植物光周期和生物钟信号途径调控开花过程的关键决定因子之一，是植物学家长期以来关注和研究的“明星”蛋白。在长日照条件下，CO能直接激活FT基因的表达，从而促进植物开花过程。有趣的是，CO基因除了在幼叶微管组织中表达诱导开花，还可以在幼叶的叶肉细胞以及根部强烈表达。但是，幼叶的叶肉细胞以及根部表达的CO具有什么重要生物学功能呢？到目前为止，尚未见相关研究报道。 

该研究组近期研究发现，拟南芥幼苗中CO基因的表达以及蛋白合成均响应JA激素。基因功能分析表明，在长日照环境下，CO蛋白负调控JA信号转导过程。co功能缺失突变体相较于野生型对JA的敏感性显著增强，表现为主根生长抑制更明显及花青素含量增加等；相反，CO高表达转基因植物对JA的敏感性降低。与表型相一致的是，CO蛋白能抑制某些JA信号通路下游响应基因的表达，且参与调控JA信号的昼夜节律性。 

进一步分子机理研究表明，CO能与JA信号途径关键抑制子JAZ蛋白相互作用形成复合体。遗传学分析发现，CO调控JA反应依赖于COI1受体，且拮抗MYC2转录因子的生物学功能。此外，CO还能与bHLH转录因子家族IIId亚族成员bHLH3和bHLH17相互作用。CO促进bHLH17转录因子的DNA结合能力以及转录调节功能；相反，JAZ蛋白抑制CO和bHLH17的转录功能，且能竞争性抑制CO和bHLH17之间的相互作用。 

综上所述，该研究不仅发现了CO蛋白除调控开花以外新的重要生物学功能，还在分子水平解析了CO与JAZ及bHLH17 等蛋白互作调控JA反应的遗传机理。这对于人们深入理解JA信号转导网络和植物环境适应性的调控机理均具有重要科学意义。相关研究结果以CO interacts with JAZ repressors and bHLH subgroup IIId factors to negatively regulate jasmonate signaling in Arabidopsis seedlings为题在植物学经典期刊The Plant Cell  (https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac331/6847299)上在线发表。韩笑副研究员（青促会会员）和奎梦漪在读博士生为该文共同第一作者，胡彦如研究员为通讯作者。以上两项研究得到了国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会与云南省应用基础研究计划等项目的资助。

图2. CO负调控植物幼苗的JA信号转导过程（Han et al., 2022, Plant Cell）