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生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸新機(jī)制
生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸新機(jī)制
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來(lái)自中科院植物研究所，德國(guó)波恩大學(xué)等處的研究人員發(fā)表了題為“The Signal Transducer NPH3 Integrates the Phototropin1 Photosensor with PIN2-Based Polar Auxin Transport in Arabidopsis Root Phototropism.”的文章，揭示了植物藍(lán)光受體phot1及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白NPH3是如何通過(guò)調(diào)控PIN2的細(xì)胞極性極性，來(lái)控制根尖的生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸，以及如何調(diào)控根尖負(fù)向光性生長(zhǎng)的分子機(jī)制，*了根尖負(fù)向光性生長(zhǎng)機(jī)制研究的空白。相關(guān)成果公布在植物學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊The Plant Cell雜志上。
文章的通訊作者是植物研究所林金星研究員，林金星研究組的博士后萬(wàn)迎朗為論文*作者。這項(xiàng)研究得到*、*、中科院和中國(guó)博士后科學(xué)基金的支持。
向光素1（phototropin1, phot1）是一種極性地分布在細(xì)胞膜上的植物藍(lán)光信號(hào)受體，NPH3是其關(guān)鍵的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白。它們介導(dǎo)了植物的正（負(fù)）向光性彎曲等多種重要的生理反應(yīng)。PIN2是擬南芥根尖生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵蛋白。然而，關(guān)于光信號(hào)對(duì)PIN2蛋白在內(nèi)膜循環(huán)的調(diào)控方式以及對(duì)生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸?shù)挠绊?，尚缺乏直接證據(jù)。
在這篇文章中，林金星研究組和德國(guó)波恩大學(xué)František Baluška博士合作，通過(guò)分子細(xì)胞學(xué)的手段發(fā)現(xiàn)：不同的光照條件能調(diào)控PIN2蛋白進(jìn)入2條不同的內(nèi)膜運(yùn)輸支路，一是指向植物液泡的蛋白質(zhì)降解支路，二是指向細(xì)胞質(zhì)膜的“膜-泡”循環(huán)支路。phot1能接受藍(lán)光信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)傳遞蛋白NPH3來(lái)調(diào)控PIN2蛋白在這兩條支路間的平衡。
當(dāng)根尖定位的phot1接收到藍(lán)光信號(hào)后，NPH3依賴的信號(hào)支路被激活，并促使位于液泡樣區(qū)室（VLC）中的PIN2進(jìn)入“膜-泡”循環(huán)支路，于是PIN2的極性定位增強(qiáng)，生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸速率也顯著提高。當(dāng)根尖細(xì)胞處于黑暗條件時(shí)，NPH3依賴的信號(hào)支路被關(guān)閉，更多的PIN2被儲(chǔ)存于液泡樣區(qū)室中，相應(yīng)的生長(zhǎng)素運(yùn)輸速率也隨之降低。該項(xiàng)研究中，他們還利用了非損傷微測(cè)技術(shù)，定量測(cè)定了phot1和NPH3在藍(lán)光照射下對(duì)生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸?shù)挠绊憽?/div>
這項(xiàng)揭示了植物藍(lán)光受體phot1及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白NPH3是如何通過(guò)調(diào)控PIN2的細(xì)胞極性，來(lái)控制根尖的生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸，以及如何調(diào)控根尖負(fù)向光性生長(zhǎng)的分子機(jī)制，*了根尖負(fù)向光性生長(zhǎng)機(jī)制研究的空白。
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