Plant Cell精選文章概述 | ABA 平衡植物生長與代謝

2021-01-20 ThePlantCell

The Plant Cell  In a Nutshell: ABA Balances Plant Growth and Metabolism 

文：Takuya Yoshida，Alisdair R. Fernie 譯：Yingqi Cai


Yoshida等人在The Plant Cell 在線發表了題為The Role of Abscisic Acid Signaling in Maintaining the Metabolic Balance Required for Arabidopsis Growth under Non-stress Conditions 的研究論文，闡述了在非脅迫條件下植物激素ABA參與調控生長與代謝的機制。Plant Cell (2019) https://doi.org/10.1105/tpc.18.00766.



研究背景：

脫落酸 （ABA）是與可利用水含量緊密相關的一種植物激素。在植物組織層面上，ABA 賦予種子對乾燥環境的耐受性。在細胞層面上，ABA 通過控制氣孔（葉片表面的小孔）的活動調節蒸騰作用以及二氧化碳與氧氣的交換。從分子層面上講，很多乾旱響應基因是由ABA 信號調控的。ABA 的這些屬性與其在植物體中的含量一致。ABA在缺水條件下的種子和營養組織中大量積累。此外，ABA在非脅迫條件下也有一定作用，例如菸草葉片中的ABA 水平會隨晝夜變化而波動。


核心問題：

我們想要了解ABA 是否在非脅迫條件下參與調節植物生長與初級代謝。為此，我們分析了一個擬南芥突變體的生長與代謝表型。這個突變體缺少控制ABA信號轉導的主要激酶並且在非脅迫條件下表現出葉片增多的表型。


研究發現：

相比野生型植株，ABA信號轉導突變體的真葉出現的更快。另一個不能產生ABA的突變體也表現出葉片增加的表型。除此之外，ABA信號轉導突變體的代謝物圖譜與缺少ABA的突變體相似而與野生型植株不同。同位素標記實驗是通過追蹤13C 或 14C對代謝物流向進行有效判斷。該實驗顯示，ABA信號轉導突變體中的三羧酸 （TCA）循環受到了影響。三羧酸循環是生物體產生能量和胺基酸的基礎代謝過程。因此，我們的研究顯示了植物體中激素信號轉導與初級代謝之間的關聯。


研究前景：我們的研究證明ABA信號轉導相關的主要調控激酶在非脅迫條件下維持初級代謝和葉片生長中發揮重要作用。有待研究的問題包括該ABA信號轉導過程中發揮作用的上遊和下遊組分是什麼，以及ABA是否在灌溉農田的作物生長中發揮重要作用。


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