上海交大林文慧研究組發現液泡膜質子泵調控擬南芥胚發育的新功能

       

     三突變體的球形胚無法形成對稱的子葉原基突起，暗示同時缺失兩類質子泵可能影響生長素的極性運輸和分布。該研究檢測了突變體幼苗對生長素信號的響應，發現三突變體對重力不敏感、對外源生長素和生長素極性運輸抑制劑處理也不敏感，推測三突變體生長素信號異常。將標記生長素極性運輸的PIN1-EYFP和標記生長素積累和分布的DR5-GUS引入質子泵相關突變體中，發現三突變體的胚胎和幼苗中的PIN1蛋白含量下降，定位異常；三突變體的胚胎和幼苗中生長素的積累和分布異常。進一步實驗證明，三突變體中PIN1的蛋白水平和生長素的含量都明顯下降。BFA處理實驗發現，三突變體中PIN1蛋白對BFA不敏感，無法像野生型對照一樣形成BFA小體。以上結果表明同時缺失兩類質子泵導致三突變體生長素信號異常，這種異常可能是由於質子泵缺失破壞PIN1的細胞內運輸造成的。原生質體和液泡提取實驗證實三突變體的細胞和液泡均比野生型對照小。BECEF染色實驗證實三突變體中液泡形態異常，並且液泡內液的相對pH值比野生型高，以上結果表明同時缺失兩類質子泵影響了細胞大小以及液泡形態、大小和酸化。綜上所述，液泡膜質子泵可能通過調控液泡形態和生長素信號兩個途徑影響擬南芥的胚胎和幼苗形態建成。

     本研究提出了液泡膜質子泵調控液泡形態、影響胚胎細胞分裂和模式建成的新功能，並將液泡形態、激素信號和發育過程緊密聯繫起來。

     上海交通大學林文慧團隊的博士研究生薑雨彤為本論文的第一作者，林文慧研究員為通訊作者，美國加州大學伯克利分校欒升教授為共同通訊作者。美國加州大學伯克利分校的唐仁傑博士、上海交通大學的張燕潔博士、日本東京學藝大學的Ali Ferjani副教授、以及上海交通大學的薛紅衛教授參與了本論文的研究工作。此項工作得到了國家自然科學基金委、國家留學基金委、以及中國科學院植物分子遺傳國家重點實驗室的項目資助。

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原文連結：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.16231