研究揭示果膠乙酰酯酶MsPAE12調控紫花苜蓿分枝形成的分子機制

近日，上海交通大學農業與生物學院安淵教授團隊在Plant Physiology在線發表了題為“PECTIN ACETYLESTERASE12 regulates shoot branching via acetic acid and auxin accumulation in alfalfa shoots” 的研究論文。該研究揭示了紫花苜蓿果膠乙酰酯酶MsPAE12調控苜蓿分枝形成的分子機制，并發掘到抑制MsPAE12表達的轉錄因子MsNAC73，建立了MsNAC73-MsPAE12-乙酸-生長素調控苜蓿分枝形成的通路。

紫花苜蓿是廣泛栽培的豆科牧草，營養價值高，經濟效益好，其分枝的多少直接決定了苜蓿的株型和產量。果膠乙酰酯酶（PECTIN ACETYLESTERASE，PAE）是植物中一類重要的細胞壁果膠修飾酶，廣泛參與植物的生長發育及生物脅迫響應調控。MsPAE12定位于細胞膜，在頂芽中高表達；超表達（12OE）和RNAi干擾（12RNAi）表達MsPAE12發現，MsPAE12以細胞壁果膠為底物水解乙酰酯鍵，從而降低苜蓿頂芽中乙酸（AA）、色氨酸（TRP）和吲哚丙酸（IPA）含量，抑制IAA合成通路MsTAA1, MsTAR2 和MsYUCC4的表達。作為生長素合成的前體物質，乙酸含量的減少抑制了苜蓿頂芽生長素的合成(圖1 A-B, D-H)，從而促進苜蓿分枝的形成，但株高并未受到抑制，因此，產量明顯增加；外源添加乙酸、IAA和IAA合成/運輸抑制劑獲得與轉基因苜蓿一致的結果和分枝表型。進一步研究發現，植物中特有的NAC轉錄因子MsNAC73直接與MsPAE12基因啟動子結合，抑制其表達。過表達MsNAC73（73OE）促進乙酸和IAA的合成，抑制苜蓿分枝的形成 （圖1 C, I）。

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