木材是世界上最丰富的可再生生物能源之一，然而随着全球变暖，干旱严重威胁森林的木材产量。研究表明，干旱诱发的导管栓塞化会降低茎水势，从而引发输水系统崩溃，直接导致树木因干旱而死亡。相比于草本植物，树木拥有极其高大的躯干，水分在导管中经历了更长距离的运输。因此，干旱胁迫诱导次生木质部中导管发育发生改变，导致导管数量增加、导管孔径减小以及次生壁沉积增强等，以缓解栓塞化引起的输水障碍，保证树干中水分长距离运输的连续性，这是木本植物抵抗干旱胁迫的独特生理过程。然而，这一过程涉及到复杂的干旱信号感知和细胞发育的调控，目前对于其分子机制仍知之甚少。

2023年9月10日，植物学期刊New phytologist（新植物学家）在线发表了西南大学生命科学学院罗克明教授团队题为“The AP2/ERF transcription factor PtoERF15 confers drought tolerance via JA-mediated signaling in Populus”的研究论文，揭示了内源茉莉酸（JA）信号在协调杨树干旱信号感知和木质部导管细胞发育中的关键作用，为木本植物的抗旱育种提供了新的潜在靶标。

该研究发现了一个新的转录因子PtoERF15在杨树发育中次生木质部被干旱诱导，过表达PtoERF15显著维持了杨树在干旱胁迫下的茎水势并强烈影响次生木质部细胞的发育，包括导管数量增加、管腔面积减小、次生壁沉积增强。转录组及一系列生化实验表明PtoERF15直接与JA信号的核心因子PtoMYC2b的启动子结合并调控其表达，进而在干旱下激活茉莉酸信号转导途径。

Fig.1 PtoERF15 regulates xylem morphology and lignin deposition in Populus tomentosa under drought stress. Cross-sections were observed with a scanning electron microscope (SEM) (a) and Lignin-specific histochemical staining (b) in 3-month-old wild-type (WT), ptoerf15, and PtoERF15-OE poplar under well-watered conditions and drought stage 2.

进一步分析发现，PtoMYC2b又能同时调控多个NAC家族成员：PtoNAC118/120 (导管大小和密度的关键调控因子), PtoSND1-A1/A2及PtoSVND7-1/7-2（次生壁一级开关基因）。 总之，PtoERF15-PtoMYC2b-PtoNACs转录组级联对于木质部导管的干旱适应性发育和茎水势维持至关重要。

Fig.2 Model of the PtoERF15-PtoMYC2b cascade modulates drought tolerance by regulating vessel morphology in Populus.

原文连接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.19251