近日，生命科學(xué)學(xué)院楊仲南團(tuán)隊(duì)樓悅老師在The Plant Cell雜志在線(xiàn)發(fā)表題為Ascorbic acid-mediated ROS homeostasis modulates the switch from tapetal cell division to cell differentiation in Arabidopsis的研究論文，揭示了抗壞血酸代謝途徑通過(guò)調(diào)節(jié)ROS積累水平調(diào)控絨氈層細(xì)胞特化的分子機(jī)制。

絨氈層（Tapetum）在開(kāi)花植物中普遍存在，其主要功能是合成、儲(chǔ)存、極性運(yùn)輸小孢子/花粉所需的營(yíng)養(yǎng)與原料物質(zhì)。然而，實(shí)現(xiàn)這些功能的前提條件是絨氈層進(jìn)行細(xì)胞特化，從而形成具有分泌性功能的細(xì)胞。課題組前期發(fā)現(xiàn)擬南芥MYB家族轉(zhuǎn)錄因子TDF1對(duì)于絨氈層細(xì)胞特化起到重要的調(diào)控作用（Zhu et al., 2007, Plant Journal; Lou et al., 2018, New Phytologist）。該突變體中絨氈層細(xì)胞數(shù)目顯著增多，由此阻礙絨氈層進(jìn)入細(xì)胞特化，最終導(dǎo)致花粉完全敗育。但是，其分子機(jī)制并不清楚。

在此基礎(chǔ)上，該研究發(fā)現(xiàn)TDF1是抗壞血酸（維生素C）積累的負(fù)調(diào)控因子：TDF1直接激活SKS18基因的表達(dá)；該蛋白具有抗壞血酸氧化酶活性，促進(jìn)抗壞血酸的氧化。另一方面，TDF1抑制VTC1蛋白的積累；該蛋白是抗壞血酸合成途徑中的限速酶，抑制抗壞血酸的合成。遺傳分析表明，抗壞血酸的過(guò)量積累能夠誘使絨氈層持續(xù)異常的細(xì)胞分裂。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，絨氈層細(xì)胞中ROS含量與抗壞血酸水平呈負(fù)相關(guān)性；ROS積累不足亦會(huì)導(dǎo)致絨氈層細(xì)胞分裂增多。由此，揭示TDF1通過(guò)調(diào)控抗壞血酸代謝途徑調(diào)節(jié)ROS內(nèi)穩(wěn)態(tài)，從而促使絨氈層由細(xì)胞分裂轉(zhuǎn)向細(xì)胞特化的分子作用機(jī)制（圖1）。

綜上所述，該研究揭示了抗壞血酸作為一個(gè)新的內(nèi)源發(fā)育因子在植物生殖發(fā)育過(guò)程中的重要作用；為解析植物細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化的協(xié)同調(diào)控機(jī)理提供新的理論依據(jù)。

生命科學(xué)學(xué)院楊仲南教授團(tuán)隊(duì)2019級(jí)碩士研究生吳思源和2018級(jí)碩士研究生侯伶俐為本文第一作者，樓悅老師為本文的通訊作者。上海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院為第一單位和通訊作者單位。該研究成果獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科委啟明星等項(xiàng)目資助。

論文鏈接網(wǎng)址：https://doi.org/10.1093/plcell/koad037

（供稿、圖片：生命科學(xué)學(xué)院）