SnRK2激酶調控植物生長和脅迫響應的機制

2020-10-25 BioArt植物

Nature Plants | SnRK2激酶調控植物生長和脅迫響應的機制

撰文 | Qu GP

責編 | 逸雲


脫落酸（abscisic acid，ABA）是植物響應乾旱、鹽脅迫等逆境產生的一種內源激素。ABA與受體蛋白PYR/PYL結合後，解除磷酸酶PP2C對激酶SnRK2活性的抑制，激活SnRK2，誘導植物脅迫響應，抑制生長。SnRK1（SNF1-related protein kinase 1）是一類進化保守的逆境響應因子，通過抑制生長促進因子TOR（target of rapamycin）活性，抑制生長。已有研究表明ABA可以激活SnRK1活性，但其分子機制目前尚不清楚【1】。

近日，葡萄牙Elena Baena-González 研究組在Nature Plants在線發表了一篇題為A dual function of SnRK2 kinases in the regulation of SnRK1 and plant growth的研究論文，揭示了SnRK2激酶調控SnRK1活性和植物生長的分子機制。


已有研究表明，ABA誘導的TOR活性抑制依賴於SnRK2【2】，但該研究並沒有檢測到SnRK2和TOR蛋白互作。該研究發現，ABA促進SnRK1與TOR蛋白互作，引發TOR活性抑制。進一步地實驗證明，PP2C介導SnRK1和SnRK2蛋白互作，而ABA抑制SnRK2-PP2C-SnRK1間蛋白互作。這些結果表明ABA信號通路重要調控因子SnRK2可能通過調控SnRK1活性間接調控TOR功能。


正常生長條件下，SnRK2過表達株系具有長的主根長度，突變體snrk2d具有短的主根和側根長度，且該表型能被snrk1恢復。另外，snrk2d突變體中SnRK1活性更強，相應的TOR活性降低。這些結果表明，在正常生長條件下SnRK2通過抑制SnRK1活性促進根的生長發育。


A dual function of SnRK2 kinases in the regulation of SnRK1 and growth.


綜上，正常生長條件下，SnRK2、PP2C與SnRK1形成複合體，抑制SnRK1活性，生長促進因子TOR能正常行使功能，促進生長；逆境條件下，植物產生ABA，ABA促進PYR/PYL與PP2C結合，並使SnRK2-PP2C-SnRK1複合體解離，SnRK1被激活，抑制TOR活性，抑制生長。SnRK2是一類陸生植物特異的激酶家族，ABA-PP2C-SnRK2信號組件可能通過調控SnRK1-TOR活性，在植物從水生到陸生演化過程中起重要作用。


參考文獻：

[1] Rodrigues, A. et al. ABI1 and PP2CA phosphatases are negative regulators of Snf1-related protein kinase1 signaling in Arabidopsis. Plant Cell 25, 3871–3884 (2013).

[2] Wang, P. et al. Reciprocal regulation of the TOR kinase and ABA receptor balances plant growth and stress response. Mol. Cell 69, 100–112 e106 (2018).


原文連結：

https://doi.org/10.1038/s41477-020-00778-w

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