李厦课题组发现植物抗旱新机制
发布时间: 2018-06-19                 浏览次数: 13

6月13日,李厦课题组在《Plant Physiology》上发表了题为《A tonoplast-associated calcium-signaling module dampens ABA signaling during stomatal movement》的研究论文。该研究工作发现:拟南芥棕榈酰基转移酶PAT10调控CBL2/3在气孔中的亚细胞定位,通过其互作蛋白CIPK9/17调节液泡钾离子的积累,从而负调控ABA介导的气孔运动。

气孔由两个保卫细胞围合而成,对于吸收 CO2、蒸腾水分、防御病原菌以及响应逆境十分重要。植物激素脱落酸(ABA)介导一系列下游信号途径,如Ca2+信号、ROS等,控制气孔运动。正调控ABA信号途径,从而介导气孔关闭的遗传因子已多有报道,如CDPK等。然而,其负调控因子还尚不清楚。

课题组前期研究工作揭示了定位于液泡的棕榈酰基转移酶PAT10可以招募钙信号蛋白CBL2/3,从而调控植物的生长发育。PAT10在气孔中高量表达,进一步分析发现PAT10突变体及CBL2/3的双突变体对ABA诱导的气孔关闭以及ABA抑制光诱导的气孔开放超敏感,暗示PAT10-CBL2/3负调控ABA信号途径。利用酵母双杂交及遗传分析,发现CBL2/3通过与CIPK9/17互作,介导下游信号途径。利用膜片钳、钙离子抑制剂处理、钙离子荧光染料、液泡荧光探针分析等多种手段,发现突变体中ABA诱导的钙信号浓度降低,液泡动态变化加剧。此外,增加液泡内K+的积累抑制了突变体对ABA超敏感的气孔关闭表型,暗示PAT10-CBL2/3-CIPK9/17通过调控钾离子通道蛋白发挥生物学功能。以上结果说明对PAT10-CBL2/3-CIPK9/17信号途径的遗传改造可以增加植物对干旱的耐受性,将为耐旱作物的选育提供重要信息。

硕士毕业生宋士健为该论文的第一作者。李厦副教授为该论文的通讯作者。冯强楠博士、李恩博士后、研究生刘琪、康慧、张彦教授,以及山东大学张伟教授和李春龙博士也参与了该项研究。此项工作受到国家自然科学杰出青年基金及面上项目,山东省自然科学基金,及山东省泰山学者人才建设工程等项目的资助。