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上海交通大學薛紅衛課題組與合作者發現低磷脅迫下根毛發育調控的新機

2019-11-29

磷元素缺乏嚴重影響植物及農作物的生長發育,植物主要通過根系結構的改變來響應低磷環境并提高磷吸收效率。根毛是植物吸收磷的重要器官,目前的研究表明不同因子特別是生長素在根毛發育調控中至關重要,但相關分子機制并不清楚。近日,上海交通大學/中國科學院植物生理生態所薛紅衛課題組和河南農業大學鄭文明課題組合作在低磷脅迫調控根毛發育的分子機制上取得新進展,相關研究成果以 “Phospholipase D-derived phosphatidic acid promotes root hair development under phosphorus deficiency by suppressing vacuolar degradation of PIN2”為題發表在國際著名期刊New Phytologist上。
 
該研究發現生長素極性運輸輸出載體PIN2和細胞內第二信使分子磷脂酸(phosphatidic acid,PA)在低磷脅迫下促進根毛發育。低磷脅迫下,根毛區生長素濃度顯著升高并促進其延伸,該現象在PIN2缺失或PLDζ功能喪失時受到抑制。正常磷情況下,PIN2蛋白在液泡中積累并降解,低磷脅迫激活PLDζ功能,升高的PA抑制了PIN2的降解。進一步的研究表明PIN2的液泡積累依賴于細胞內分選蛋白SNX1的介導。PA與SNX1結合,低磷脅迫時升高的PA促進SNX1在質膜上的積累,從而抑制PIN2在液泡中積累,促進根毛發育。

相關結果揭示了低磷脅迫通過調控生長素極性運輸及生長素積累,進而調控根毛發育的機制,以及磷脂酸調控膜蛋白液泡積累降解的新機制,也為作物響應低磷脅迫和提高磷吸收效率研究提供了新的線索。

河南農業大學博士研究生林德立和中國科學院植物生理生態所姚紅艷副研究員為論文共同第一作者。相關研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發等項目的資助。
 

模式圖:PLDζ產生的PA與SNX1結合并促進其在質膜積累,從而抑制PIN2在液泡降解,促進低磷脅迫下的根毛生長。

來源:上海交通大學 新聞學術網

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