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2025年10月31日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心的Chanhong Kim研究組在Science Advances上發(fā)表了一篇題為 “Salicylic Acid and ROS Signaling Modulate Hypocotyl Elongation in Darkness via NPR1 and EX1” 的文章。研究結(jié)果揭示了水楊酸與單線態(tài)氧信號在暗環(huán)境中協(xié)同調(diào)控?cái)M南芥幼苗下胚軸伸長的作用機(jī)制。

種子在破土而出的過程中要面臨各種嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)生長需求，抵御外界病原微生物傷害，和為接下來的光合生長階段做好準(zhǔn)備。盡管這個階段很重要，一旦失敗就會導(dǎo)致植物死亡，但引導(dǎo)這一隱藏轉(zhuǎn)變的分子過程（黑暗中的生長防御調(diào)節(jié)）仍然知之甚少。

為了解決這一空白，研究小組對脅迫激素水楊酸（SA）是如何在黑暗中調(diào)節(jié)擬南芥發(fā)芽過程中的下胚軸伸長做出了研究。在這項(xiàng)研究中，闡述了SA抑制的下胚軸生長呈劑量依賴性，并且npr1突變體對于SA處理更為敏感，強(qiáng)調(diào)了NPR1在黑暗中SA積累下維持生長的作用。與此同時，該研究發(fā)現(xiàn)了核定位的NPR1通過維持生長素應(yīng)答基因（比如SAURs和EXPs）的表達(dá)以此消減SA誘導(dǎo)的生長抑制。過表達(dá)SAUR19或SAUR63的確完全恢復(fù)了npr1在黑暗中的表型。再者，此研究闡述了SA在黑暗中觸發(fā)脂質(zhì)過氧化（lipid peroxidation），產(chǎn)生¹O₂并激活EX1介導(dǎo)的逆向信號（從黃化質(zhì)體到細(xì)胞核），從而抑制生長素相關(guān)基因，限制下胚軸伸長。

通過解析生長調(diào)控與脅迫響應(yīng)之間的相互作用，研究小組揭露了SA通路未被發(fā)現(xiàn)的新功能。他們的研究結(jié)果表明，免疫調(diào)節(jié)因子NPR1和質(zhì)體單線態(tài)氧（¹O₂）傳感器EXECUTER 1 （EX1）在協(xié)同下精準(zhǔn)調(diào)控生長與防御間的trade-off，從而確保幼苗在黑暗中正常發(fā)育，這一過程嚴(yán)重依賴于SA。

中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心在讀博士生李夢爽為第一作者，Chanhong Kim研究員為通訊作者。李夢萍博士（現(xiàn)為日內(nèi)瓦大學(xué)博士后）參與了這項(xiàng)研究并作出了重要貢獻(xiàn)，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)（CAU）的王良省教授也為此項(xiàng)研究提供了重要實(shí)驗(yàn)證據(jù)。中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心在讀博士生祁珊也參與了研究。這項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金的支持和植物抗逆高效全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金的部分支持。

文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx4417

圖1 SA在黑暗中影響下胚軸伸長機(jī)制的工作模型