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      PLANT CELL | 郭岩课题组揭示植物PI3P调控气孔关闭的分子机制
      发布日期:2021-11-24 浏览次数:  信息来源:生物学院

          气孔运动对于植物对环境变化的反应至关重要亚虎体育|最新官网,并且受重要信号分子磷脂酰肌醇三磷酸(phosphatidylinositol 3-phosphate亚虎体育|最新官网,PI3P)的调节亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。然而这一过程背后的分子机制尚不清楚亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。2021年11月23日亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网,The Plant Cell在线发表了来自郭岩研究组题为“Phosphatidylinositol 3-phosphate regulates SCAB1-mediated F-actin reorganization during stomatal closure in Arabidopsis”的研究论文亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。该研究表明ABA 诱导的气孔关闭过程中 PI3P 与 SCAB1 结合并抑制 SCAB1 的寡聚化亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网,以调节气孔关闭期间保卫细胞中 F-肌动蛋白重排的活性亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。


        干旱是限制植物生存和生长的主要环境因素。为应对干旱胁迫亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网,植物会关闭气孔以减少叶子的蒸腾水分流失。干旱胁迫下植物气孔关闭受信号分子调控,包括脱落酸 (ABA)亚虎体育|最新官网、Ca2+ 亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网、活性氧 (ROS) 亚虎体育|最新官网、pH 和磷脂亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。保卫细胞中肌动蛋白丝(F-肌动蛋白)的重组参与气孔运动亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。此外几种肌动蛋白结合蛋白 (ABP) 参与调节气孔运动亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。植物特异性肌动蛋白结合蛋白 (SCAB1) 可稳定 F-肌动蛋白,已被证明可在 ABA 诱导的气孔关闭期间调节保卫细胞中 F-肌动蛋白的稳定性和重排亚虎体育|最新官网。SCAB1 除了含有F-肌动蛋白结合域外亚虎体育|最新官网,还有两个用于 SCAB1 二聚化的卷曲螺旋域和一个磷酸肌醇的非典型结合位点亚虎体育|最新官网。在植物中亚虎体育|最新官网,PI3P 和 PI4P参与气孔运动。但是PI3P如何调控气孔的运动仍然知之甚少!



        该研究首先发现 PI3P 能与 SCAB1 特异性结合亚虎体育|最新官网,而SCAB1 不与其他磷酸肌醇结合亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。并且该结合能抑制 SCAB1 的寡聚化以调节其 F-肌动蛋白结合活性,进而影响在拟南芥中 ABA 诱导气孔关闭期间保卫细胞中 F-肌动蛋白发生重排亚虎体育|最新官网。用产生 PI3P 的磷酸肌醇激酶的抑制剂处理后会导致 SCAB1 的分子间相互作用及寡聚化和F-肌动蛋白的稳定增加亚虎体育|最新官网,进而在ABA 诱导的气孔关闭期间 F-肌动蛋白重排的延迟亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。另一方面当植物暴露于干旱和 ABA 处理时亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网,PI3P 生物合成基因的表达始终被诱导亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。此外亚虎体育|最新官网,气孔关闭期间液泡重塑也需要 PI3P 与 SCAB1 的结合亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。综上所述,该研究表明了 ABA 诱导的气孔关闭过程中的 PI3P 调节途径亚虎体育|最新官网亚虎体育|最新官网。


      论文链接:https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koab264/6433164#




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