浙江师范大学Cell子刊揭示植物信号调控机制

　　

生物通报道  来自浙江师范大学、明尼苏达大学的研究人员证实，拟南芥GSNOR1功能缺失可影响生长素的信号传导和极性运输。这一研究发现发布在9月的《Molecular Plant》杂志上。

浙江师范大学特聘教授刘建中（Jian-Zhong Liu）是这篇论文的通讯作者。刘教授一直从事植物抗病机理与分子生物学研究，共发表各类文章40余篇，其中在The Plant Cell、PNAS、The Plant J.、Plant Physiology、Molecular Plant、J. Biol. Chem.及 Molecular Plant-Microbe Interactions等国际学术刊物上发表文章20余篇。

生长素（auxin）是人们鉴定的首个植物激素，也是最重要的植物激素之一。生长素在植物的整个生命周期中起着至关重要的作用，生长素极性运输在植物的生长和发育过程，如胚胎发生、侧根的发育、维管的分化、花分化、顶端优势和向性反应等中起着关键性调控作用（延伸阅读：中科院李家洋院士PNAS发表新成果 ）。

一氧化氮（nitric oxide , NO）是一种广泛分布于生物体的气体活性分子，它具有多种生理功能。动物体研究结果揭示，NO在血管松弛、神经转导及先天性免疫反应等一系列生理代谢过程中均可作为一种关键的信号和效应分子。有关NO作为信使物质参与植物抗病及其他生理代谢调节的报道也日益增多。近年来,有文献相继报导了NO对生长素极性运输和信号传导具负面的效应。但是细胞内亚硝基化水平过高影响生长素生理的遗传学证据仍然缺乏。

立即索取WT Pico Target Prep Kit的详细资料

在这项新研究中，研究人员利用一种遗传方法了解了S-亚硝基化在拟南芥生长素生理中所起的广泛作用。gsnor1-3是一种拟南芥GSNOR1功能缺失突变体,该突变体缺乏去亚硝基化能力,因而导致其体内蛋白亚硝基化水平升高。研究人员首先比较了gsnor1-3和Co1-0中的生长素信号传导和生长素运输，证明了gsnor1-3中整体的亚硝基化水平明显高于Co1-0。

为了提供细胞内高亚硝基化水平对生长素生理影响的遗传学证据,他们将DR5-GUS/DR5-GFP用于检测生长素积累和信号传导的报告基因导入gsnor1-3中。对这些报告基因在gsnor1-3根中表达的检测结果表明：相对于野生型, 在gsnor1-3根部DR5-GUS/DR5-GFP积累水平明显降低；生长素诱导的AXR3NT-GUS的降解在gsnor1-3根中也明显延迟。

此外，他们还证明了gsnor1-3中生长素的极性运输和向地性受到损伤。遗传学证据表明,内源生长素输出载体蛋白PIN以及通过转基因手段由其原始启动子驱动表达的GFP-PIN蛋白在gsnor1-3根中的积累水平普遍较野生型中降低。对以上PIN基因的qRT-PCR结果表明,高亚硝基化水平对PIN蛋白水平的调控不是发生在转录水平上。

这些研究结果表明了，S-亚硝基化和GSNOR1介导的去亚硝基化帮助了生长素生理，gsnor1-3突变体表现出的一系列表型和向地性缺陷是由于生长素信号传导及生长素运输受损所致。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Loss of GSNOR1 Function Leads to Compromised Auxin Signaling and Polar Auxin Transport

Cross talk between phytohormones, nitric oxide (NO), and auxin has been implicated in the control of plant growth and development. Two recent reports indicate that NO promoted auxin signaling but inhibited auxin transport probably through S-nitrosylation. However, genetic evidence for the effect of S-nitrosylation on auxin physiology has been lacking. In this study, we used a genetic approach to understand the broader role of S-nitrosylation in auxin physiology in Arabidopsis……

作者简介：

刘建中

浙江师范大学校特聘教授。1995年获中国科学院遗传与发育研究所博士学位。1995至2001年在中国科学院遗传与发育研究所分别任助理研究员及副研究员。具有在美国爱荷华州立大学、加州大学伯克利分校、The Noble Foundation、 新加坡国立大学及香港科技大学等多所海内外著名大学从事博士后研究及工作经历。一直从事植物抗病机理与分子生物学研究；曾主持国家“973”子项目、国家自然科学基金面上项目及中国科学院特别支持项目等研究课题。现主持国家自然科学基金面上项目、钱江人才计划及浙江省自然科学基金课题。共发表各类文章40余篇，其中在The Plant Cell、PNAS、The Plant J.、Plant Physiology、Molecular Plant、J. Biol. Chem.及 Molecular Plant-Microbe Interactions等国际学术刊物上发表文章20余篇；于2013年北京举行的第10届国际植物病理大会、2012年全国植物生物学大会、2014年作物学会年会上作大会专题报告；并应邀于2013年7月在多伦多大学Scarborough分校细胞与分子生物学系以及2014年9月在爱荷华州立大学植物病理与微生物系作学术报告。