近期发表论文

   近期发表论文

Yongqing Yang, Yi Zhao, Wenna Zheng, Yang Zhao, Shuangshuang Zhao, Qiannan Wang, Li Bai, Tianren Zhang, Shanjin Huang, Chunpeng Song, Ming Yuan, Yan Guo* (2021) Phosphatidylinositol 3-phosphate regulates SCAB1-mediated F-actin reorganization during stomatal closure in Arabidopsis. Plant Cell.
来源:本站    发布时间:2021-11-25 10:13:01    点击数量:310

Yongqing Yang, Yi Zhao, Wenna Zheng, Yang Zhao, Shuangshuang Zhao, Qiannan Wang, Li Bai, Tianren Zhang, Shanjin Huang, Chunpeng Song, Ming Yuan, Yan Guo* (2021) Phosphatidylinositol 3-phosphate regulates SCAB1-mediated F-actin reorganization during stomatal closure in Arabidopsis. Plant Cell. https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koab264/6433164

        气孔运动对于植物对环境变化的反应至关重要,并且受重要信号分子磷脂酰肌醇三磷酸(phosphatidylinositol 3-phosphate,PI3P)的调节。然而这一过程背后的分子机制尚不清楚。2021年11月23日,The Plant Cell在线发表了来自中国农业大学郭岩研究组题为“Phosphatidylinositol 3-phosphate regulates SCAB1-mediated F-actin reorganization during stomatal closure in Arabidopsis”的研究论文。该研究表明ABA 诱导的气孔关闭过程中PI3P 与SCAB1结合并抑制SCAB1的寡聚化,以调节气孔关闭期间保卫细胞中F-肌动蛋白重排的活性。
        干旱是限制植物生存和生长的主要环境因素。为应对干旱胁迫,植物会关闭气孔以减少叶子的蒸腾水分流失。干旱胁迫下植物气孔关闭受信号分子调控,包括脱落酸 (ABA)、Ca2+、活性氧 (ROS)、pH和磷脂。保卫细胞中肌动蛋白丝(F-肌动蛋白)的重组参与气孔运动。此外几种肌动蛋白结合蛋白 (ABP) 参与调节气孔运动。植物特异性肌动蛋白结合蛋白 (SCAB1) 可稳定F-肌动蛋白,已被证明可在ABA诱导的气孔关闭期间调节保卫细胞中F-肌动蛋白的稳定性和重排。SCAB1除了含有F-肌动蛋白结合域外,还有两个用于SCAB1二聚化的卷曲螺旋域和一个磷酸肌醇的非典型结合位点。在植物中,PI3P和PI4P参与气孔运动。但是PI3P如何调控气孔的运动仍然知之甚少!
        该研究首先发现PI3P能与SCAB1特异性结合,而SCAB1不与其他磷酸肌醇结合。并且该结合能抑制SCAB1的寡聚化以调节其F-肌动蛋白结合活性,进而影响在拟南芥中ABA 诱导气孔关闭期间保卫细胞中F-肌动蛋白发生重排。用产生PI3P的磷酸肌醇激酶的抑制剂处理后会导致SCAB1的分子间相互作用及寡聚化和F-肌动蛋白的稳定增加,进而在ABA 诱导的气孔关闭期间F-肌动蛋白重排的延迟。另一方面当植物暴露于干旱和ABA处理时,PI3P生物合成基因的表达始终被诱导。此外,气孔关闭期间液泡重塑也需要PI3P与SCAB1 的结合。综上所述,该研究表明了ABA诱导的气孔关闭过程中的PI3P调节途径。




                               图1 PI3P通过调控SCAB1蛋白对F-肌动蛋白动态进而响应ABA 诱导的气孔关闭。

        中国农业大学生物学院郭岩课题组的杨永青副教授为第一作者,博士研究生赵艺和郑文娜为共同第一作者, 郭岩教授为通讯作者。参与该研究工作的还有郭岩课题组的张天任,白栎,毕业生赵杨,赵双双,袁明教授,清华大学的黄善金教授,清华大学的博士研究生王倩楠,河南大学的宋纯鹏教授。该项研究得到国家自然科学基金的资助。