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气孔特化离不开MAPK途径
【字体: 大 中 小 】 时间:2007年03月13日 来源:生物通
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生物通报道:气孔是植物叶片上的特殊结构,由扁平上皮细胞(pavement cells)特化形成,帮助植物和环境之间进行气孔和水分交换。密苏里州大学王华春(Huachun Wang,音译)等利用遗传学技术发现,拟南芥的气孔特化与丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)途径有关。详细内容刊登于近期《Plant Cell》杂志。
生物通报道:气孔是植物叶片上的特殊结构,由扁平上皮细胞(pavement cells)特化形成,帮助植物和环境之间进行气孔和水分交换。密苏里州大学王华春(Huachun Wang,音译)等利用遗传学技术发现,拟南芥的气孔特化与丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)途径有关。详细内容刊登于近期《Plant Cell》杂志。
因为双敲除MAK3和MPK6是胚胎致死性的,单一的功能缺失没有任何显型,于是研究人员研制出一种mpk6–/–单敲除突变植株,RNAi沉默其MPK3。这些植株停留在幼苗期,气孔成簇,而不像正常情况下由一个pavement cell特化后排列。双敲除MAK3和MPK6,用类固醇诱导(steroid-inducible)的MPK6基因挽救的植株,表现出相似的表形。
MKK4和MKK5是级联反应中,处于MPK3和MPK6上游的激酶。RNAi同时沉默这两种MAPKKs,会引起幼苗的叶子全部是气孔,没有pavement cell。利用类固醇诱导执行获得(Gain-of-function)实验,激活烟草MKK4和MKK5同源物的构成性突变体(GVG-Nt-MEKDD)。这些植物没有气孔,但当遇到mpk3–/–或mpk6–/–突变后,正常的气孔和气孔排列恢复。
MAPK信号途径的强度似乎对气孔细胞的特化命运非常重要。植物MAPKKK Yoda (YDA)缺失,也会有成簇的气孔,GVG-Nt-MEKDD以剂量依赖性方式抑制这种成簇表型,较高的类固醇浓度比较低的浓度更能抑制成簇现象。In-gel kinase assays显示,MPK3和MPK6的活性在YDA被结构性激活的植物中上升。
检测不同突变植物不同发育期的子叶,研究人员发现气孔的显型与不对称细胞分裂异常有关。这种途径(GVG-Nt-MEKDD)过度活化的植物中,不对称细胞分裂较少,这种途径无活性的植物(mpk3–/–和mpk6–/–双敲除挽救)发生异常细胞分裂,产生小气孔细胞,。(生物通记者 子元)
H. Wang, N. Ngwenyama, Y. Liu, J. C. Walker, S. Zhang, Stomatal development and patterning are regulated by environmentally responsive mitogen-activated protein kinases in Arabidopsis. Plant Cell 19, 63-73 (2007). [Abstract] [Full Text]