浙江師范大學Cell子刊揭示植物信號調控機制
日期：2015-09-09 08:59:12
來自浙江師范大學、明尼蘇達大學的研究人員證實，擬南芥GSNOR1功能缺失可影響生長素的信號傳導和極性運輸。這一研究發現發布在9月的《Molecular Plant》雜志上。
浙江師范大學特聘教授劉建中（Jian-Zhong Liu）是這篇論文的通訊作者。劉教授一直從事植物抗病機理與分子生物學研究，共發表各類文章40余篇，其中在The Plant Cell、PNAS、The Plant J.、Plant Physiology、Molecular Plant、J. Biol. Chem.及 Molecular Plant-Microbe Interactions等國際學術刊物上發表文章20余篇。
生長素（auxin）是人們鑒定的首個植物激素，也是最重要的植物激素之一。生長素在植物的整個生命周期中起著至關重要的作用，生長素極性運輸在植物的生長和發育過程，如胚胎發生、側根的發育、維管的分化、花分化、頂端優勢和向性反應等中起著關鍵性調控作用。
一氧化氮（nitric oxide , NO）是一種廣泛分布于生物體的氣體活性分子，它具有多種生理功能。動物體研究結果揭示，NO在血管松弛、神經轉導及先天性免疫反應等一系列生理代謝過程中均可作為一種關鍵的信號和效應分子。有關NO作為信使物質參與植物抗病及其他生理代謝調節的報道也日益增多。近年來,有文獻相繼報導了NO對生長素極性運輸和信號傳導具負面的效應。但是細胞內亞硝基化水平過高影響生長素生理的遺傳學證據仍然缺乏。
在這項新研究中，研究人員利用一種遺傳方法了解了S-亞硝基化在擬南芥生長素生理中所起的廣泛作用。gsnor1-3是一種擬南芥GSNOR1功能缺失突變體,該突變體缺乏去亞硝基化能力,因而導致其體內蛋白亞硝基化水平升高。研究人員首先比較了gsnor1-3和Co1-0中的生長素信號傳導和生長素運輸，證明了gsnor1-3中整體的亞硝基化水平明顯高于Co1-0。
為了提供細胞內高亞硝基化水平對生長素生理影響的遺傳學證據,他們將DR5-GUS/DR5-GFP用于檢測生長素積累和信號傳導的報告基因導入gsnor1-3中。對這些報告基因在gsnor1-3根中表達的檢測結果表明：相對于野生型, 在gsnor1-3根部DR5-GUS/DR5-GFP積累水平明顯降低；生長素誘導的AXR3NT-GUS的降解在gsnor1-3根中也明顯延遲。
此外，他們還證明了gsnor1-3中生長素的極性運輸和向地性受到損傷。遺傳學證據表明,內源生長素輸出載體蛋白PIN以及通過轉基因手段由其原始啟動子驅動表達的GFP-PIN蛋白在gsnor1-3根中的積累水平普遍較野生型中降低。對以上PIN基因的qRT-PCR結果表明,高亞硝基化水平對PIN蛋白水平的調控不是發生在轉錄水平上。
這些研究結果表明了，S-亞硝基化和GSNOR1介導的去亞硝基化幫助了生長素生理，gsnor1-3突變體表現出的一系列表型和向地性缺陷是由于生長素信號傳導及生長素運輸受損所致。
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