NAC转录因子RD26是根毛形态可塑性的调控因子
根毛是表皮细胞的主要产物，表皮细胞是水和养分获取的中心。 根毛的生长受到环境因素的影响而发生塑性变化。 对水分限制的常见反应是主动缩短根毛，这涉及很大程度上未知的分子机制。 根毛特异性顺式调控元件（RHE）将发育线索与根毛形态发生的下游信号整合在一起。 在这里，我们证明了NAC转录因子RD26是该干旱胁迫引发的拟南芥中发育反应的关键表达调节剂。
RD26通过结合RHE直接抑制RSL4和RSL1，这是根毛形态发生的两个主要转录调节因子。 RD26进一步抑制核心细胞壁修饰基因，包括扩展蛋白（EXPA7，EXPA18），富含羟脯氨酸的糖蛋白（LRX1），木葡聚糖内切葡糖苷酶/水解酶（XTH12、13、14、26），III类过氧化物酶（PRX44）和质膜H + -ATPase （AHA7）通过RHE。 值得注意的是，几个被RD26抑制的基因被RSL4激活。
因此，RD26通过抑制RSL4和许多与细胞壁相关的基因，控制着一个强大的基因调控网络，以限制干旱条件下根毛的生长。 番茄中存在类似的调控网络，表明跨物种的进化保守性。
RD26抑制根的作用模型
在植物中，根毛在获取水分和养分，土壤固着和微生物相互作用中起着至关重要的作用。 在干旱胁迫期间，根毛的生长被抑制为一种节省细胞能量的适应性策略。
我们在模型植物拟南芥中确定了NAC转录因子RD26是这种发育可塑性的关键调控因子。
RD26直接和负面地控制关键根毛发育基因RSL1和RSL4的转录活性。 此外，RD26抑制了根毛发育的几个功能基因的表达，包括许多与细胞壁相关的基因。
因此，RD26控制着强大的基因调控网络，该网络是对干旱胁迫的发育响应的基础。 番茄中存在类似的调控网络，表明该机制在物种间的进化保守性。
Root hairs are outgrowths of epidermal cells central for water and nutrient acquisition. Root hair growth is plastically modified by environmental cues. A frequent response to water limitation is active shortening of root hairs, involving largely unknown molecular mechanisms. A root hair-specific cis-regulatory element (RHE) integrates developmental cues with downstream signalling of root hair morphogenesis. Here, we demonstrate NAC transcription factor RD26 to be a key expressional regulator of this drought stress-triggered developmental response in Arabidopsis thaliana. RD26 directly represses RSL4 and RSL1, two master transcription regulators of root hair morphogenesis, by binding RHE. RD26 further represses core cell wall modification genes including expansins (EXPA7, EXPA18), hydroxyproline-rich glycoproteins (LRX1), xyloglucan endotransglucosylases/hydrolases (XTH12, 13, 14, 26), class III peroxidases (PRX44) and plasma membrane H+-ATPase (AHA7) through RHE. Of note, several RD26-repressed genes are activated by RSL4. Thus, by repressing RSL4 and numerous cell wall-related genes, RD26 governs a robust gene regulatory network for restricting root hair growth under drought. A similar regulatory network exists in tomato, indicating evolutionary conservation across species.
doi: https://doi.org/10.1101/2021.04.21.440803
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