New Phytologist - 薛紅衛(wèi)課題組與合作者發(fā)現(xiàn)低磷脅迫下根毛發(fā)育調(diào)控的新機制
磷元素缺乏嚴(yán)重影響植物及農(nóng)作物的生長發(fā)育，植物主要通過根系結(jié)構(gòu)的改變來響應(yīng)低磷環(huán)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(fā)育調(diào)控中至關(guān)重要，但相關(guān)分子機制并不清楚。近日，上海交通大學(xué)/中國科學(xué)院植物生理生態(tài)所薛紅衛(wèi)課題組和河南農(nóng)業(yè)大學(xué)鄭文明課題組合作在低磷脅迫調(diào)控根毛發(fā)育的分子機制上取得新進展，相關(guān)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(fā)表在國際著名期刊New Phytologist上。
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該研究發(fā)現(xiàn)生長素極性運輸輸出載體PIN2和細(xì)胞內(nèi)第二信使分子磷脂酸（phosphatidic acid，PA）在低磷脅迫下促進根毛發(fā)育。低磷脅迫下，根毛區(qū)生長素濃度顯著升高并促進其延伸，該現(xiàn)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(xì)胞內(nèi)分選蛋白SNX1的介導(dǎo)。PA與SNX1結(jié)合，低磷脅迫時升高的PA促進SNX1在質(zhì)膜上的積累，從而抑制PIN2在液泡中積累，促進根毛發(fā)育。
相關(guān)結(jié)果揭示了低磷脅迫通過調(diào)控生長素極性運輸及生長素積累，進而調(diào)控根毛發(fā)育的機制，以及磷脂酸調(diào)控膜蛋白液泡積累降解的新機制，也為作物響應(yīng)低磷脅迫和提高磷吸收效率研究提供了新的線索。
河南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士研究生林德立和中國科學(xué)院植物生理生態(tài)所姚紅艷副研究員為論文共同第一作者。相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)等項目的資助。
原文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.16330
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模式圖：PLDζ產(chǎn)生的PA與SNX1結(jié)合并促進其在質(zhì)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
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