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Nature:生长素“酸生长理论”关键一环——TMK介导的H+-ATP酶磷酸化和激活

已有 7422 次阅读 2021-10-29 14:42 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

TMK-based cell-surface auxin signalling activates cell-wall acidification

第一作者Wenwei Lin

第一单位福建农林大学

第一通讯Zhenbiao Yang


 Abstract 


背景回顾The phytohormone auxin controls many processes in plants, at least in part through its regulation of cell expansion


提出问题:The acid growth hypothesis has been proposed to explain auxin-stimulated cell expansion for five decades, but the mechanism that underlies auxin-induced cell-wall acidification is poorly characterized. 


研究落脚点Auxin induces the phosphorylation and activation of the plasma membrane H+-ATPase that pumps protons into the apoplast, yet how auxin activates its phosphorylation remains unclear. 


主要发现:Here we show that the transmembrane kinase (TMK) auxin-signalling proteins interact with plasma membrane H+-ATPases, inducing their phosphorylation, and thereby promoting cell-wall acidification and hypocotyl cell elongation in Arabidopsis


结果1-生长素诱导的TMK和H+-ATPases互作Auxin induced interactions between TMKs and H+-ATPases in the plasma membrane within seconds, as well as TMK-dependent phosphorylation of the penultimate threonine residue on the H+-ATPases. 


结果2-TMK直接磷酸化H+-ATPases:Our genetic, biochemical and molecular evidence demonstrates that TMKs directly phosphorylate plasma membrane H+-ATPase and are required for auxin-induced H+-ATPase activation, apoplastic acidification and cell expansion. 


结论:Thus, our findings reveal a crucial connection between auxin and plasma membrane H+-ATPase activation in regulating apoplastic pH changes and cell expansion through TMK-based cell surface auxin signalling.


 摘 要 


植物激素生长素控制植物生长发育的多个进程,部分是通过调控细胞扩展来实现的。“酸生长理论”已经被提出来五十年左右的时间,用以解释生长素刺激的细胞扩展,但是生长素诱导的细胞壁酸化机理还不清楚。生长素会诱导质膜上H+-ATP酶的磷酸化,并激活该酶的活性,从而将质子泵入质外体中,但是生长素如何激活H+-ATP酶的磷酸化还不清楚。本文中,作者发现拟南芥跨膜激酶TMK生长素信号转导蛋白能够与质膜H+-ATP酶互作,诱导H+-ATP酶的磷酸化,从而促进细胞壁酸化以及下胚轴细胞的伸长。生长素能够在数秒内诱导TMKsH+-ATP在质膜上的互作,同时还有依赖于TMK的H+-ATP倒数第二位苏氨酸残基磷酸化。作者进一步通过遗传学、生物化学和分子证据证实,TMKs能够直接磷酸化质膜上的H+-ATP酶,并且该过程是生长素诱导的H+-ATP酶激活、质外体酸化以及细胞扩展所必须的。因此,本文的研究结果揭示了生长素通过基于TMK的细胞表面生长素信号转导,磷酸化并激活质膜H+-ATP酶,从而调控质外体pH,最终作用于细胞扩展。


 通讯作者 

** 杨贞标 **


个人简介:

华南热带作物学院,学士;

爱荷华州立大学,硕士;

弗吉尼亚理工大学,博士;

马里兰大学帕克分校,博后


研究方向生长素信号感知与转导


doi: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03976-4


Journal: Nature

Published dateOctober 27, 2021




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