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PNAS:拟南芥葡萄糖-TOR信号调控PIN2蛋白稳定性,从而精确控制根中的生长素梯度

已有 686 次阅读 2020-12-27 10:26 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Glucose-TOR signaling regulates PIN2 stability to orchestrate auxin gradient and cell expansion in Arabidopsis root

第一作者Xinbo Yuan

第一单位中科院分子植物科学卓越创新中心

通讯作者Yan Xiong


 Abstract 


背景回顾The plant growth hormone auxin controls cell identity, cell division, and expansion. In the primary root of Arabidopsis there is a robust auxin gradient with a peak concentration at the tip of the meristem and a significant decrease throughout the elongation zone.


提出问题:The molecular mechanisms of how such a steep auxin gradient is established and maintained, and how this auxin gradient within the root dynamically adjusts in response to environmental stimuli are still largely unknown.


主要发现:Here, using a large-scale Arabidopsis mutant screening, we described the identification of PIN2 (PIN-FORMED 2), an auxin efflux facilitator, as a key downstream regulator in glucose-TOR (target of rapamycin) energy signaling.


结果1-TOR2与PIN2:We demonstrate that glucose-activated TOR phosphorylates and stabilizes PIN2 and therefore influences the gradient distribution of PIN2 in the Arabidopsis primary root.


结果2-TOR2或PIN2失调:Interestingly, dysregulation of TOR or PIN2 disrupts the glucose-promoted low auxin region located in the elongation zone that is essential for cell elongation.


结论:Taken together, our results shed light on how carbon and metabolic status can be tightly integrated with the hormone-driven processes to orchestrate complex plant growth programs.


 摘  要 


植物生长激素生长素控制细胞一致性、细胞分裂以及扩张。在拟南芥的主根中,存在一个生长素梯度,峰值出现在分生组织的根尖区域,往根伸长区生长素浓度显著降低。然而,这种陡然变化的生长素梯度是如何建立并维持的,以及根中生长素梯度如何在适应不同环境刺激时动态变化,其中的分子机制都还有待深入研究。本文中,通过大范围的拟南芥突变体筛选,作者鉴定到了一个生长素外流蛋白PIN2作为葡萄糖-TOR(雷帕霉素靶蛋白)能量信号转导的关键下游调控子发挥作用。作者发现葡萄糖激活的TOR会磷酸化并稳定PIN2蛋白,从而影响PIN2在拟南芥主根中的梯度分布。有趣的是,TOR或者PIN2的失调会挠乱葡萄糖促进的位于根生长区的低生长素区域,而低生长素水平对于细胞的伸长是必需的。综上,本文的研究揭示了碳和代谢状态可以与激素驱动的进程紧密联系在一起,从而精确调控复杂的植物生长程序。


 通讯作者 

**熊 延**


个人简介:

1994-1998年,南开大学,学士;

1998-2001年,南开大学,硕士;

2001-2006年,爱荷华州立大学,博士。


研究方向:

1. 进一步深入研究不同营养信号通过TOR信号传导通路调控细胞分裂和分生组织激活的分子机理;

2. 研究TOR蛋白的亚细胞定位与其基因表达调控功能的内在联系;

3. 筛选,鉴定和研究新的TOR信号传导通路成员。


doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2015400117


Journal: PNAS

Published date: Dec 22, 2020



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