生科学院杨仲南团队揭示抗坏血酸介导的ROS内稳态调控绒毡层细胞特化的分子机制

近日，生命科学学院杨仲南团队楼悦老师在The Plant Cell杂志在线发表题为Ascorbic acid-mediated ROS homeostasis modulates the switch from tapetal cell division to cell differentiation in Arabidopsis的研究论文，揭示了抗坏血酸代谢途径通过调节ROS积累水平调控绒毡层细胞特化的分子机制。

绒毡层（Tapetum）在开花植物中普遍存在，其主要功能是合成、储存、极性运输小孢子/花粉所需的营养与原料物质。然而，实现这些功能的前提条件是绒毡层进行细胞特化，从而形成具有分泌性功能的细胞。课题组前期发现拟南芥MYB家族转录因子TDF1对于绒毡层细胞特化起到重要的调控作用（Zhu et al., 2007, Plant Journal; Lou et al., 2018, New Phytologist）。该突变体中绒毡层细胞数目显著增多，由此阻碍绒毡层进入细胞特化，最终导致花粉完全败育。但是，其分子机制并不清楚。

在此基础上，该研究发现TDF1是抗坏血酸（维生素C）积累的负调控因子：TDF1直接激活SKS18基因的表达；该蛋白具有抗坏血酸氧化酶活性，促进抗坏血酸的氧化。另一方面，TDF1抑制VTC1蛋白的积累；该蛋白是抗坏血酸合成途径中的限速酶，抑制抗坏血酸的合成。遗传分析表明，抗坏血酸的过量积累能够诱使绒毡层持续异常的细胞分裂。进一步研究发现，绒毡层细胞中ROS含量与抗坏血酸水平呈负相关性；ROS积累不足亦会导致绒毡层细胞分裂增多。由此，揭示TDF1通过调控抗坏血酸代谢途径调节ROS内稳态，从而促使绒毡层由细胞分裂转向细胞特化的分子作用机制（图1）。

综上所述，该研究揭示了抗坏血酸作为一个新的内源发育因子在植物生殖发育过程中的重要作用；为解析植物细胞分裂与细胞分化的协同调控机理提供新的理论依据。

生命科学学院杨仲南教授团队2019级硕士研究生吴思源和2018级硕士研究生侯伶俐为本文第一作者，楼悦老师为本文的通讯作者。澳门金沙城中心生命科学学院为第一单位和通讯作者单位。该研究成果获得国家自然科学基金、上海市科委启明星等项目资助。

论文链接网址：https://doi.org/10.1093/plcell/koad037

（供稿、图片：生命科学学院）