植物激素在調控植物可塑性發育等多個方面均起到非常重要的作用。植物遺傳學和分子生物學的發展使很多重要植物激素包括生長素、細胞分裂素、赤霉素、乙烯、脫落酸、茉莉素、油菜素內酯和獨腳金內酯的信號通路得以解析。研究發現多個激素的信號途徑利用類似的調控機制來精確調節激素信號的輸出，如生長素、茉莉素和獨腳金內酯信號途徑均通過含有EAR基序的轉錄抑制因子如AUX/IAA、JAZ-NINJA和D53/SMXL招募共抑制因子TPL/TPRs來進行反饋調節，精細控制激素的作用（1—4）。在這些激素的信號途徑中，激素促進AUX/IAA、JAZ和D53/SMXL等含有EAR基序的轉錄抑制因子的降解，從而解除了這些抑制因子與TPL/TPRs形成的復合體對ARF、MYC和IPA等轉錄因子的抑制，進而激活激素信號途徑。另外，乙烯信號途徑中的ERFs、脫落酸信號途徑中的AFPs以及油菜素內酯信號途徑中的BZR1和BES1也都含有典型的EAR轉錄抑制基序。然而，細胞分裂素信號途徑是否受含有EAR基序的轉錄抑制因子調控還不清楚（5）。
2022年9月9日，北京大學生命科學學院秦跟基教授課題組以題為“Arabidopsis TIE1 and TIE2 transcriptional repressors dampen cytokinin response during root development”在Science Advances上發表重要進展，發現了含有EAR基序的轉錄抑制因子TIE1和TIE2通過調控細胞分裂素信號來控制根的可塑性發育，從而揭示了細胞分裂素信號途徑中也存在類似于生長素信號途徑中AUX/IAA-TPL/TPRs抑制復合體，即TIE1/TIE2-TPL/TPRs抑制復合體來精細調控關鍵轉錄因子type B ARR的活性和細胞分裂素信號的輸出。
秦跟基教授課題組在研究其課題組發現并命名的TIE轉錄抑制因子家族功能時發現，當在擬南芥中同時敲除TIE1或TIE2基因時，植物的主根明顯變短，側根數也明顯減少，嚴重影響根的形態發育（圖1A）；而過量表達TIE1的T-DNA插入激活突變體tie1-D的主根變長，側根數增多（圖1B）。與表型相一致，通過TIE1或TIE2啟動子驅動GUS或GFP融合相應基因的穩定轉基因株型的分析表明TIE1和TIE2均在根中特定區域表達。為研究TIE轉錄抑制因子控制根形態發育的分子機制，研究人員通過篩選轉錄因子文庫發現TIE1可和細胞分裂素信號途徑中的關鍵轉錄因子type B ARR相互作用，進一步通過免疫共沉淀和熒光素酶互補實驗證明了TIE1和TIE2與type B ARR1和ARR2在體內具有相互作用，并通過生化實驗證明了TIE可以抑制type B ARR的轉錄激活活性。細胞分裂素信號途徑的標記分析表明在tie1 tie2雙重突變體中細胞分裂信號明顯增強。研究人員進一步通過一系列的遺傳、RNA-seq和分子生物學等手段證明了tie1 tie2中根的形態變化是由于細胞分裂信號途徑中關鍵轉錄因子type B ARR活性抑制減弱，增強了細胞分裂素信號的輸出，從而抑制了主根的伸長和側根的數量。該研究還發現type B ARR直接結合在TIE1和TIE2啟動子區域激活TIE1和TIE2的表達，從而形成負反饋環精細調控細胞分裂素信號輸出和根的可塑性發育。
該研究不僅發現了細胞分裂素信號通路中的關鍵組分TIE轉錄抑制因子，還揭示了TIE調控細胞分裂素信號途徑和根的可塑性發育的分子機制，即當細胞通過細胞分裂素受體AHKs感受到植物重要激素細胞分裂素信號后，先在其組氨酸上發生自身磷酸化，隨后磷酸基團轉移到其天冬氨酸殘基上，通過AHPs磷酸化type B ARRs激活其功能，type B ARRs除調控對細胞分裂素響應的眾多基因的表達，還結合到TIE1和TIE2啟動子區，促進其表達，TIE1和TIE2與type B ARRs相互作用，抑制其活性，在沒有細胞分裂素信號輸入時及時關閉信號途徑（圖1C）。該研究不僅完善了重要激素細胞分裂素信號途徑，進一步揭示了不同激素信號途徑利用類似的轉錄抑制復合體（含EAR的抑制因子-TPL/TPRs）來精確調控激素的信號輸出；還揭示了植物重要地下器官根的可塑性發育，通過外界各種環境因子調控TIEs的表達或蛋白的穩定性，植物可精細調控細胞分裂素信號的作用，使根響應內外條件進行可塑性發育，適應多變的土壤環境。
圖1. A.野生型和tie1-1 tie2-1突變體豎直培養14 d后根的形態。tie1-1 tie2-1突變體根的表型明顯比野生型短，側根也比野生型少。B.野生型和tie1-D豎直培養9 d后根的形態。過量表達TIE1的T-DNA插入激活突變體明顯比野生型的長，并且側根也更多。C.TIE轉錄抑制因子調控細胞分裂素信號途徑的工作模式圖。當植物通過細胞分裂素受體AHKs感受到重要激素細胞分裂素信號后，先在其組氨酸上發生自身磷酸化，隨后磷酸基團轉移到其天冬氨酸殘基上，通過AHPs磷酸化type B ARRs來激活其功能，type B ARRs除調控對細胞分裂素響應的眾多基因的表達，還結合到TIE1和TIE2啟動子區，促進其表達，TIE1和TIE2與type B ARRs相互作用，抑制其活性，在沒有細胞分裂素信號輸入時及時關閉信號途徑，避免了植物對細胞分裂素信號的過度反應
北京大學博士研究生何清和已畢業的原榮榮博士為該論文的共同第一作者。秦跟基為論文的通訊作者。北京大學已畢業的張甜甜、蘭婧秋博士，安豐英老師等也參與了該工作。該研究受到國家自然科學基金委國家杰出青年科學基金（31725005）、創新群體（31621001）以及蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室的資助。
秦跟基課題組長期致力于通過研究葉片發育，尋找控制植物器官發育的重要共有保守調控機制。近年來通過分子遺傳學和生化等手段發現了多個基因在調控葉片等器官可塑性發育中起重要作用，其中包括該課題組發現的轉錄因子（TCP和WRKY等）、TCP與轉錄抑制因子及E3泛素連接酶形成的TCP/TIE/TEAR調控模塊來精細調控葉片、表皮毛、分枝和胚珠可塑性發育的新機制（Plant Cell, 2013; Cell Research, 2015; Plant Cell, 2015; Plant Cell, 2017; PloS Genetics, 2018; New Phytologist, 2018; iScience, 2019; Plant Physiology, 2021; Plant Communication, 2022），該工作所揭示的type B ARR-TIE-TPL/TPRs調控模塊通過精細控制細胞分裂素信號途徑來調控植物根可塑性發育的機制與TCP-TIE-TPL/TPRs調控葉片可塑性發育的機制具有很好的平行性，是細胞分裂素和器官可塑性發育領域的重要進展。