Systems approaches reveal that ABCB and PIN proteins mediate co-dependent auxin efflux

第一作者：Nathan L Mellor

第一单位：诺丁汉大学

通讯作者：Leah R Band

 Abstarct 

背景回顾：Members of the B family of membrane-bound ATP-binding cassette (ABC) transporters represent key components of the auxin-efflux machinery in plants. Over the last two decades experimental studies have shown that modifying ABCB expression affects auxin distribution and plant phenotypes. 

ATP-binding cassette（ABC）家族是一类跨膜转运蛋白，在植物中B类ABC亚家族成员是生长素外流的关键组分。在过去的二十多年研究显示，ABCB基因的表达会影响生长素的分布以及植物的表型。

提出问题：However, precisely how ABCB proteins transport auxin in conjunction with the more widely studied family of PIN-formed (PIN) auxin efflux transporters is unclear, and studies using heterologous systems have produced conflicting results. 

但是，ABCB蛋白如何与另外一类生长素外流蛋白PIN协同作用于生长素转运的还不清楚，且目前使用异源系统的研究得到了相互矛盾的结果。

主要研究：Here, we integrate ABCB localization data into a multicellular model of auxin transport in the Arabidopsis thaliana root tip to predict how ABCB-mediated auxin transport impacts organ-scale auxin distribution. 

本文中，作者将ABCB的定位数据整合到拟南芥根尖生长素转运的多细胞模型，以预测ABCB介导的生长素转运如何影响器官水平上的生长素分布。

研究假设：We use our model to test five potential ABCB–PIN regulatory interactions, simulating the auxin dynamics for each interaction and quantitatively comparing the predictions with experimental images of the DII-VENUS auxin reporter in wild type and abcb single and double loss-of-function mutants. 

作者利用该模型测试了5种潜在的ABCB-PIN调控互作，模拟了每一个互作下的生长素动态，并且利用DII-VENUS生长素报告系统定量比较了野生型、abcd单突和双突植株中观测值与预测值之间的差别。

研究结果：Only specific ABCB–PIN regulatory interactions result in predictions that recreate the experimentally observed DII-VENUS distributions and long-distance auxin transport. 

只有基于特定的ABCB–PIN调节互作才会作出与实际相符的预测，重现了实验所观察到的DII-VENUS荧光分布和长距离生长素运输。

研究结论：Our results suggest that ABCBs enable auxin efflux independently of PINs; however, PIN-mediated auxin efflux is predominantly through a co-dependent efflux where co-localised with ABCBs.

本文的研究结果揭示了ABCBs独立于PINs蛋白作用于生长素外流；但是PIN介导的生长素外流主要通过一个与ABCBs共定位的共依赖外流。

p.s. 5种ABCB-PIN调控互作假设：

1. ABCB和PIN相互独立，且相互之间不存在协同作用；

2. ABCB和PIN相互依赖；

3. ABCB和PIN可独立做用，且二者共存时会有协同作用；

4. ABCB可独立作用，但是PIN作用需依赖ABCB；

5. PIN可独立作用，但是ABCB作用需依赖PIN。

doi: https://doi.org/10.1093/plcell/koac086

Journal: The Plant Cell

Published date:  March 18, 2022