PNAS | 河南大学宋纯鹏团队揭示气孔发育调控新机制

本文报道了河南大学宋纯鹏团队在PNAS上发表的研究成果，揭示了植物气孔发育中细胞不对称分裂的新机制。背景上，细胞不对称分裂是多细胞生物复杂结构形成的基础，植物特有的早前期带（PPB）在60年前被发现，但其定位的上游信号长期未知；机械力虽已知调控植物细胞不对称分裂，但机械信号如何定位分裂位点、控制PPB位置是未解难题。研究目的方面，研究团队利用玉米气孔发育异常的“开/封”系列突变体，鉴定出关键机械敏感类受体蛋白KAI1，旨在阐明其感知细胞壁机械信号、调控副卫母细胞PPB组装与分裂平面的分子机制。结论上，研究证实KAI1定位于细胞质膜，能特异性富集在副卫母细胞PPB建立区域，作为机械信号感受器直接结合细胞壁果胶组分感知力学状态，响应局部机械应力后定向富集并招募微管蛋白驱动细胞骨架重塑，从而确立分裂平面。该工作构建了果胶-机械力-KAI1-细胞骨架调控模块，解决了PPB定位的经典难题，为禾本科作物气孔性状改良和抗旱分子育种提供了理论支撑与基因靶点。