陸地植物的共同祖先大約在4.5億年前從藻類進化而來，並獲得具有實質細胞的三維（3D）體結構，有助於它們在陸地環境中生存。另外，這些祖先植物還建立了由植物激素介導的胞間通訊機制。其中，生長素被認為是一種形態發生素，其定位和濃度梯度對於胚形態、器官定向和向重力性等發育過程均十分重要。生長素信號通路由蛋白受體TRANSPORT INHIBITOR RESPONSE 1/Auxin SIGNALING F-BOX (TIR1/AFB)感知生長素介導，TIR1/AFB屬於F-box蛋白，與生長素結合後促進泛素化調節共受體AUXIN/INDOLE-3-ACETIC ACID (AUX/IAA)蛋白的降解，從而解除對是生長素響應因子（ARF）轉錄活性的抑制，促進生長素響應基因的表達。
在擬南芥等開花植物中，TIR1/AFBs完全缺失導致分裂模式紊亂和細胞分裂延遲，並由此抑制胚胎發生並出現胚胎致死。儘管如此，TIR1介導的生長素感知對於細胞存活的必要性是否也在苔蘚植物中普遍存在仍不清楚。
2022年12月19日，The Plant Cell在線發表了京都大學生命科學研究科Takayuki Kohchi教授團隊題為「Auxin signaling is essential for organogenesis but not for cell survival in the liverwort Marchantia polymorpha」的研究論文，東京理科大學Ryuichi Nishihama教授為本文共同通訊作者。該研究指出在苔蘚植物地錢中，生長素信號對於器官發生而非細胞存活的重要性。
本研究以苔蘚類植物地錢（liverwort Marchantia polymorpha）為研究對象，其擁有一組最小的生長素信號系統，僅包含單個TIR1/AFB和AUX/IAA同源物MpTIR1、MpIAA。通過遺傳、生化和轉錄組數據分析證實，MpTIR1是在進化上功能保守的生長素受體。MpTIR1無效突變體以及條件性基因敲除突變體均能存活，但不能形成任何器官，並以細胞團塊形式生長。利用不用發育階段的轉錄組數據進行主成分分析發現，MpTIR1參與了從孢子到組織葉狀體的發育轉變，在此過程中建立了包含幹細胞的頂端缺口。在Mptir1細胞中，幹細胞和分化相關基因分別顯示上調和下調。綜上結果表明，生長素信號對於細胞存活可有可無，但對單倍體苔蘚植物地錢的器官形成至關重要。
圖1. MpTIR1作為生長素受體編碼基因的遺產證據
圖2. MpTIR1在建立植物體軸中的生理功能
最後，該研究指出，陸地植物的器官形成於幹細胞周圍，而非幹細胞本身。生長素信號在幹細胞周圍的微環境中是如何被差別利用的值得進一步深入研究。對生長素信號通路的上下游進行分析可能會為此提供線索。
論文連結：
https://doi.org/10.1093/plcell/koac367
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