尽管植物是静止不动的，但它们的许多器官可以根据环境条件灵活地移动。在茂密的植被中，植物通过叶尖感知远红光来探测周围环境。叶柄的背面和正面之间不对称生长导致叶片向上运动，使叶片进入冠层光照较好的区域。这种反应需要植物激素生长素，但目前尚不清楚生长素如何调控叶片的运动。

近日来自荷兰的乌特勒支大学的Ronald Pierik团队在国际知名期刊Current Biology杂志上在线发表了名为Local light signaling at the leaf tip drives remote differential petiole growth through auxin-gibberellin dynamics的研究论文。该研究团队发现远红光的远端信号通路促进了叶柄背面生长素的积累，这种局部生长素的积累是通过加强叶柄内皮层生长素转运蛋白PIN3的固有方向性来促进的。利用生长素生物传感器，在远端叶尖发出远红光信号时发现生长素在叶柄背面从内皮层到表皮的所有细胞层中积累。该团队证明了生长素和赤霉素的双重调控对于响应光的叶片运动是必要的。数据表明赤霉素是细胞生长所必需的，而不同的生长素积累决定了哪些细胞可以生长。

图1：FRtip诱导的下垂和基因表达的动力学和定位

在处理开始后4小时，通过FRtip诱导，叶柄可见的发生下垂，略慢于全株暴露FR的植株。为了鉴定有反应的细胞，在处理24小时后测量了沿下轴叶柄的表皮细胞长度，发现FRtip特异性地增强了叶柄背面近三分之二的表皮细胞伸长。

图2：生长素通过PIN蛋白在叶柄背面积累

依赖于PIN蛋白的生长素转运将叶尖来源的生长素引导到叶柄的背面，刺激叶柄背面的细胞伸长和叶柄向下发育。

图3：赤霉素作为生长素信号的下游靶点

赤霉素信号通路促进叶柄对叶尖生长素的下垂反应

图4：叶柄下垂的长距离光敏色素信号传导机制

在茂密的植被中，植物适应它们的生长，积极地与它们的邻居竞争光线。然而，植被中的光分布是不均匀的，不同的植物部位因此接收到不同的光强度和密度信号。植物利用复杂的信号传递机制在植物各部分之间对这种异质信息作出充分的反应。植物利用生长素从叶尖向背轴叶柄的定向运输，生长素向叶柄背面定向转运需要PIN蛋白。植物通过精心控制的生长素从叶尖到叶柄基部的长距离运输，局部诱导细胞生长并自适应地生长叶片，这一过程需要GA生物合成和PIF和ARF转录因子的活性。

文章来源：植物生物技术Pbj