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上海交通大学薛红卫课题组与合作者发现低磷胁迫下根毛发育调控的新机

2019-11-29

磷元素缺乏严重影响植物及农作物的生长发育,植物主要通过根系结构的改变来响应低磷环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别是生长素在根毛发育调控中至关重要,但相关分子机制并不清楚。近日,上海交通大学/中国科学院植物生理生态所薛红卫课题组和河南农业大学郑文明课题组合作在低磷胁迫调控根毛发育的分子机制上取得新进展,相关研究成果以 “Phospholipase D-derived phosphatidic acid promotes root hair development under phosphorus deficiency by suppressing vacuolar degradation of PIN2”为题发表在国际著名期刊New Phytologist上。
 
该研究发现生长素极性运输输出载体PIN2和细胞内第二信使分子磷脂酸(phosphatidic acid,PA)在低磷胁迫下促进根毛发育。低磷胁迫下,根毛区生长素浓度显著升高并促进其延伸,该现象在PIN2缺失或PLDζ功能丧失时受到抑制。正常磷情况下,PIN2蛋白在液泡中积累并降解,低磷胁迫激活PLDζ功能,升高的PA抑制了PIN2的降解。进一步的研究表明PIN2的液泡积累依赖于细胞内分选蛋白SNX1的介导。PA与SNX1结合,低磷胁迫时升高的PA促进SNX1在质膜上的积累,从而抑制PIN2在液泡中积累,促进根毛发育。

相关结果揭示了低磷胁迫通过调控生长素极性运输及生长素积累,进而调控根毛发育的机制,以及磷脂酸调控膜蛋白液泡积累降解的新机制,也为作物响应低磷胁迫和提高磷吸收效率研究提供了新的线索。

河南农业大学博士研究生林德立和中国科学院植物生理生态所姚红艳副研究员为论文共同第一作者。相关研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发等项目的资助。
 

模式图:PLDζ产生的PA与SNX1结合并促进其在质膜积累,从而抑制PIN2在液泡降解,促进低磷胁迫下的根毛生长。

来源:上海交通大学 新闻学术网

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