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首页 » 常识 » 诊断 » 中科院发文从分子层面揭示干旱胁迫下植物根
TUhjnbcbe - 2023/5/11 20:53:00

植物在其整个生命周期中受到来自周围环境的各种胁迫。作为主要的非生物胁迫之一,干旱严重影响植物正常的生长发育。“根冠比”是指植物地下部分与地上部分的鲜重或干重的比值。植物无法自行移动,为了更好地在干旱状态下生存,植物进化出复杂的根系来从土壤中获取水分和养分。植物可以通过改变根系的生长方向和侧根分布、增加根系生长和减少枝条生长,达到调整根冠比和优化根系结构的目的。然而对于干旱胁迫下植物根冠比调控机制的研究仍然较少。年12月,中国科学院分子植物科学卓越创新中心赵杨研究组在NaturePlants杂志发表题为“PhosphorylationofSWEETsucrosetransportersregulatesplantroot:shootratiounderdrought”的研究论文,从分子层面揭示了干旱胁迫下植物根冠比的调控机制。

在长期的进化过程中,植物形成了严密且复杂的调控网络来应对干旱胁迫。这些植物对干旱胁迫的反应主要与植物激素信号通路有关。干旱胁迫会引起ABA途径的激活,生长素和脱落酸(ABA)共同控制向地性、向水性和侧根生长。本文中,研究人员的实验结果表明:在渗透胁迫下,野生型拟南芥根冠比增加,ABA突变体根冠比变化较小。作为地下的主要营养器官,植物根系依靠光合产物(如蔗糖)的转运维持生长。在渗透胁迫下,野生型植株根部的蔗糖积累量增加,ABA突变体根部的蔗糖积累量减少。这些结果表明,干旱胁迫诱导植物中ABA的积累,激活ABA信号途径。在渗透胁迫下ABA对调节植物根冠比,促进植物根系生长,以及蔗糖积累和分配方面具有重要作用。作为主要的光合产物,蔗糖可以通过韧皮部从枝条运输到根部。在蔗糖长距离运输过程中,韧皮部蔗糖转运蛋白SWEET11和SWEET12发挥重要作用,参与干旱胁迫下植物根冠比的调控。研究人员在SWEET11/12中发现了两个在干旱胁迫下被SnRK2s蛋白激酶磷酸化修饰的丝氨酸残基(第和位丝氨酸)。磷酸化发生在SWEET蛋白C末端,位于细胞质内,是潜在的调控区。SWEET11/12的磷酸化可以增强蔗糖转运,并有助于改善植物根系生长和提高抗旱性。即使在非胁迫条件下,模拟磷酸化SWEET的表达在提高植物根系生长的同时,还可以增强地上部分的生长。

蛋白质之间的相互作用(protein-proteininteraction,PPI)是细胞进行一切代谢活动的基础,植物的生长发育及其应对各种生物或(和)非生物胁迫的生理活动主要通过细胞中的蛋白质来进行调节和控制。探究植物中蛋白质相互作用的研究方法,不仅可以了解和揭示蛋白质在植物物质转运、信号转导和代谢调控中的功能,阐明植物蛋白质作用的复杂网络系统,对于提高作物产量,尤其是胁迫下的作物稳产也具有重要意义。这篇高分文章中研究人员使用MolecularDevicesSpectraMaxi3x多功能微孔板读板机进行Split-LUC测定,验证了SWEET11和SWEET12与SnRK2的潜在相互作用,从分子层面揭示了干旱胁迫下植物根冠比的调控机制。

植物蛋白质相互作用研究方法包括体内、体外及生物信息学(insilico)等。体内研究方法包括酵母双杂交系统(Y2H),双分子荧光互补技术(BiFC,Bimolecularfluorescence

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