2021年9月13日，中国农业科学院烟草研究所郭永峰研究组在MolecularPlant在线发表了题为“CLE14functionsasa“brakesignal”suppressingage-depentandstress-inducedleafsenescencethroughpromotingJUB1-mediatedROSscavengeinArabidopsis”的研究论文。该研究揭示了小分子多肽CLE14参与调控叶龄控制及胁迫诱导叶片衰老的生物学功能。

叶片衰老是植物发育的必经阶段，衰老伴随着营养物质的再利用，叶片中积累的营养物质向幼嫩组织或籽粒转移，对完成植物生命周期具有重要生物学意义。在植物遭受逆境胁迫的情况下，叶片衰老往往被提前诱导，加速籽粒内的干物质积累，对植物的环境适应性具有积极作用。除了环境因素，调控叶片衰老的内部信号主要包括叶龄及乙烯、脱落酸、细胞分裂素等植物激素。

多肽是一类重要的小分子信号物质，由基因编码的前体蛋白经特定的蛋白剪切、修饰过程后形成成熟的多肽信号分子（通常少于20个氨基酸），该信号分子通过结合受体膜蛋白引发胞内信号传导，进而调控基因表达。已有的研究表明，植物多肽参与包括植物干细胞维持与分化、维管束系统发育、胚胎发育及豆科植物根瘤固氮等关键发育过程及多种逆境反应。但植物多肽作为信号分子参与叶片衰老的生物学功能还未见报道。

研究人员利用人工合成的CLE14成熟多肽处理拟南芥离体叶片，能够明显抑制叶片衰老进程；进一步分析发现CLE14前体蛋白编码基因在叶片衰老进程中上调表达，同时，该基因可被高盐、干旱等胁迫条件及脱落酸、茉莉酸、水杨酸等植物激素诱导表达；暗示了CLE14多肽可能在叶龄依赖及胁迫诱导的衰老过程中具有重要功能。

利用原位超表达技术及基因编辑手段分析CLE14基因的获得性及缺失突变体表型，发现CLE14过量表达能够延缓叶龄依赖及高盐胁迫诱导的衰老进程，而CLE14基因缺失导致叶片早衰（图1）；化学染色及H2O2定量分析结果表明，CLE14能够促进活性氧清除系统（ROSscavengingsystem）关键酶编码基因表达，调控植物体内活性氧平衡。

图1CLE14参与叶片衰老过程

已有报道表明NAC家族转录因子JUB1是参与逆境胁迫的衰老负调控因子，本研究结果显示JUB1作用于CLE14下游，CLE14信号对ROS清除系统基因表达、H2O2水平的控制及对叶片衰老的调控依赖于JUB1的功能。CLE14-JUB1-ROS信号模块通过抑制年龄依赖及胁迫诱导的衰老进程，对叶片衰老的顺利进行起到“刹车”作用（图2）。

图2CLE14调控叶片衰老的分子机理

本研究首次揭示了一个小分子多肽通过调控植物体活性氧平衡参与年龄依赖及胁迫诱导的衰老进程。研究结果为叶片衰老研究提供了全新的思路，进一步补充了衰老调控模式。同时小分子多肽在衰老调控中的作用具有潜在的应用价值，对实现农业生产中人工可控衰老技术的开发具有重要的理论意义。

中国农科院烟草研究所烟草功能基因组创新团队张增林博士和已毕业的硕士研究生刘成为共同第一作者，郭永峰研究员为通讯作者。该研究受到国家自然科学基金、农业部948计划、中国农业科学院创新工程等项目资助。

植物科学最前沿，专注于植物科学前沿进展、资讯、招聘信息的发布及方法软件共享等。投稿及招聘请后台回复“投稿”，均为无偿；商务合作请联系；