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PLANT CELL | 郭巖課題組揭示植物PI3P調控氣孔關閉的分子機制
發(fa)布日(ri)期:2021-11-24 瀏覽次數:  信(xin)息來(lai)源:生物火狐體育平臺

    氣孔運動對于植物對環境變化的反應至關重要,并且受重要信號分子磷脂酰肌醇三磷酸(phosphatidylinositol 3-phosphate,PI3P)的調節。然而這一過程背后的分子機制尚不清楚。2021年11月23日,The Plant Cell在線發表了來自郭巖研究組題(ti)為“Phosphatidylinositol 3-phosphate regulates SCAB1-mediated F-actin reorganization during stomatal closure in Arabidopsis”的(de)研究論文。該研究表明(ming)ABA 誘導的(de)氣孔關閉過程中 PI3P 與(yu) SCAB1 結合并抑制 SCAB1 的(de)寡聚化,以(yi)調節氣孔關閉期間保(bao)衛細胞中 F-肌動蛋(dan)白重(zhong)排的(de)活(huo)性。


  干(gan)(gan)(gan)旱(han)是限(xian)制(zhi)植(zhi)物(wu)生(sheng)存和(he)生(sheng)長的主要環(huan)境因素。為應(ying)對干(gan)(gan)(gan)旱(han)脅迫,植(zhi)物(wu)會關閉氣(qi)孔以(yi)減少葉子的蒸騰水分(fen)流失。干(gan)(gan)(gan)旱(han)脅迫下植(zhi)物(wu)氣(qi)孔關閉受(shou)信號分(fen)子調控,包括(kuo)脫落酸 (ABA)、Ca2+ 、活(huo)性氧 (ROS) 、pH 和(he)磷脂。保衛細胞中肌動(dong)(dong)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)絲(F-肌動(dong)(dong)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai))的重組參與氣(qi)孔運動(dong)(dong)。此外(wai)幾種肌動(dong)(dong)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)結合(he)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai) (ABP) 參與調節氣(qi)孔運動(dong)(dong)。植物特異性肌動蛋白結合蛋白 (SCAB1) 可穩定 F-肌動蛋白,已被證明可在 ABA 誘導的氣孔關閉期間調節保衛細胞中 F-肌動蛋白的穩定性和重排。SCAB1 除了含有F-肌動蛋白結合域外,還有兩個用于 SCAB1 二聚化的卷曲螺旋域和一個磷酸肌醇的非典型結合位點。在植物中,PI3P 和 PI4P參與氣孔運動。但是PI3P如何調控氣孔的運動仍然知之甚少!



  該(gai)研究首先發現 PI3P 能與 SCAB1 特異性(xing)結合(he),而SCAB1 不與其他磷(lin)(lin)酸肌(ji)(ji)(ji)醇結合(he)。并且該(gai)結合(he)能抑制(zhi)(zhi) SCAB1 的(de)寡(gua)聚化以調(diao)節(jie)其 F-肌(ji)(ji)(ji)動(dong)(dong)蛋白結合(he)活性(xing),進(jin)而影響在擬南芥(jie)中 ABA 誘導(dao)氣孔關(guan)閉(bi)(bi)期(qi)間保衛細胞中 F-肌(ji)(ji)(ji)動(dong)(dong)蛋白發生(sheng)重排。用產生(sheng) PI3P 的(de)磷(lin)(lin)酸肌(ji)(ji)(ji)醇激酶的(de)抑制(zhi)(zhi)劑處理后(hou)會導(dao)致 SCAB1 的(de)分子間相互作用及(ji)寡(gua)聚化和F-肌(ji)(ji)(ji)動(dong)(dong)蛋白的(de)穩定增加(jia),進(jin)而在ABA 誘導(dao)的(de)氣孔關(guan)閉(bi)(bi)期(qi)間 F-肌(ji)(ji)(ji)動(dong)(dong)蛋白重排的(de)延遲(chi)。另一方面(mian)當植(zhi)物(wu)暴露于干旱和 ABA 處理時,PI3P 生(sheng)物(wu)合(he)成基因的(de)表達始終被誘導(dao)。此外,氣孔關(guan)閉(bi)(bi)期(qi)間液泡重塑也需要 PI3P 與 SCAB1 的(de)結合(he)。綜上所述,該(gai)研究表明了 ABA 誘導(dao)的(de)氣孔關(guan)閉(bi)(bi)過程中的(de) PI3P 調(diao)節(jie)途徑。


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