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Nature:细胞表面和胞内生长素信号通过氢离子流动来控制根生长

已有 3412 次阅读 2021-10-30 00:27 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Cell surface and intracellular auxin signalling for H+ fluxes in root growth

第一作者Lanxin Li

第一单位奥地利科学技术研究所

第一通讯Jiří Friml


 Abstract 


背景回顾Growth regulation tailors development in plants to their environment. A prominent example of this is the response to gravity, in which shoots bend up and roots bend down


提出问题:This paradox is based on opposite effects of the phytohormone auxin, which promotescell expansion in shoots while inhibiting it in roots via a yet unknown cellular mechanism


主要发现:Here, by combining microfluidics, live imaging, genetic engineering and phosphoproteomics in Arabidopsis thaliana, we advance understanding of how auxin inhibits root growth. 


结果:We show that auxin activates two distinct, antagonistically acting signalling pathways that converge on rapid regulation of apoplastic pH, a causative determinant of growth. Cell surface-based TRANSMEMBRANE KINASE1 (TMK1) interacts with and mediates phosphorylation and activation of plasma membrane H+-ATPases for apoplast acidification, while intracellular canonical auxin signalling promotes net cellular H+ influx, causing apoplast alkalinization. 


结论:Simultaneous activation of these two counteracting mechanisms poises roots for rapid, fine-tuned growth modulation in navigating complex soil environments.


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 摘 要 


生长调控使植物能够适应周边环境调整发育进程。一个突出的例子就是植物对于重力的响应,即地上部分的组织向上弯曲生长,而地下部分的组织则向下弯曲生长。这一悖论基于植物激素生长素的相反作用,生长素通过一个未知的细胞机制促进地上组织中的细胞扩展,但抑制根中的细胞扩展。本文中,作者通过结合拟南芥的微流体、实时成像、基因工程和磷酸蛋白质组学,进一步了解了生长素如何抑制根系的生长。作者的研究表明,生长素激活两种不同的、具有拮抗作用的信号转导通路,这些通路最终收敛于生长决定因素质外体pH的快速调节。基于细胞表面的跨膜激酶TMK1与质膜H+-ATP酶相互作用,并介导其的磷酸化和活化,从而导致质外体的酸化;而细胞内经典的生长素信号转导会促进细胞H+内流,导致质外体碱化。这两种相互抵消机制的同时被激活,从而使得植物根系在复杂土壤环境中被快速、精细地调节生长。


 通讯作者 

** Jiří Friml **


个人简介:

1995年,马萨里克大学,化学学士;

1997年,马萨里克大学,生物化学学士;

2000年,科隆大学,生物学博士;

2002年,马萨里克大学,生物化学博士。


研究方向生长素的极性运输;细胞极性;细胞内吞与再循环;信号转导的非转录机制。


doi: https://doi.org/10.1038/s41586-021-04037-6


Journal: Nature

Published dateOctober 27, 2021


p.s. 往期Jiří Friml通讯研究链接:



https://blog.sciencenet.cn/blog-3158122-1310073.html

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