Science生長素渠化過程中生長素細胞間定向運輸的調控機制

2020-11-01 BioArt植物

責編 | 逸雲

植物通過調整自身結構和生理狀態以適應不斷變化的生長環境。自組織 (self-organizing) 是這種適應性發育的主要特徵，如複雜葉片脈絡的形成，傷口周圍複雜維管結構的再生。生長素轉運是由生長素轉運蛋白PIN介導的。生長素「渠化假說」認為極性定位的PIN轉運蛋白通過轉運生長素形成的生長素轉運通道，確定了維管系統形成的位置。不同植物物種中均發現表達PIN蛋白的生長素通道出現在維管形成之前，連接新形成的器官或側枝，或者發生在葉脈形成、胚胎發生、創傷後維管再生過程。這些結果說明生長素是維管形成的必要信號。但是，生長素信號和PIN蛋白介導的運輸之間的反饋調節機制仍然未知。


2020年10月30日，來自奧地利科技學院 (Institute of Science and Technology, IST) 的Jiří Friml團隊在Science在線發表了題為Receptor kinase module targets PIN-dependent auxin transport during canalization的研究論文，揭示了生長素調控自身在細胞間定向運輸的機制，並鑑定了生長素渠化機制的分子組成。



該研究發現，生長素調節受體CAMEL (Canalization-related Auxin-regulated Malectin-type RLK) 與CANAR (Canalization-related Receptor-like kinase) 共同與生長素轉運蛋白PIN相互作用，並磷酸化PIN。CAMEL和CANAR突變影響了PIN1亞細胞運輸和生長素介導的PIN 極化，從而表現出葉脈和維管損傷後再生缺陷。在生長素渠化過程中，CAMEL-CANAR受體複合體參與協調單個細胞的極化，從而反饋調節生長素運輸。因此，受生長素調節的受體CAMEL 能夠反過來調節PIN 的磷酸化，從而調節生長素轉運蛋白PIN的亞細胞定位。生長素通過這一信號通路確定了其運輸途徑，從而調控植物發育。


CAMEL-targeted phosphosites in the PIN1 cytoplasmic loop are important for PIN polarity and venation


綜上所述，該研究揭示了生長素如何控制自身在細胞間定向運輸的機制，並確定了生長素渠化機制的分子組成。該研究鑑定了生長素信號下遊的CAMEL-CANAR 複合物及其對PIN依賴的生長素運輸的直接調控，為植物適應發育過程中整合生長素信號與細胞極性提供了可能的途徑。


原文連結：

https://science.sciencemag.org/content/370/6516/550

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