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New Phytologist:渗透胁迫通过控制PIN3的表达来抑制根的生长

已有 1943 次阅读 2021-8-24 11:00 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Osmotic stress represses root growth by modulating the transcriptional regulation of PIN-FORMED3

第一作者Ting-Ting Yuan

第一单位武汉大学

第一通讯Ying-Tang Lu


 Abstract 


背景回顾Osmotic stress influences root system architecture, and polar auxin transport (PAT) is well-established to regulate root growth and development. 


提出问题:However, how PAT responds to osmotic stress at the molecular level remains poorly understood. 


主要研究:In this study, we explored whether and how the auxin efflux carrier PIN-FORMED3 (PIN3) participates in osmotic stress-induced root growth inhibition in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). 


结果1-渗透胁迫诱导HAT2基因表达We observed that osmotic stress induces a HD-ZIP II transcription factor-encoding gene HOMEODOMAIN ARABIDOPSIS THALIANA2 (HAT2) expression in roots.


结果2-hat2功能缺失The hat2 loss-of-function mutant is less sensitive to osmotic stress in terms of root meristem growth. Consistent with this phenotype, whereas the auxin response is down-regulated in wild-type roots under osmotic stress, the inhibition of auxin response by osmotic stress was alleviated in hat2 roots. 


结果3-HAT2过表达Conversely, transgenic lines overexpressing HAT2 (Pro35S::HAT2) had shorter roots and reduced auxin accumulation compared with wild-type plants.


结果4-PIN3与HAT2PIN3 expression was significantly reduced in the Pro35S::HAT2 lines. We determined that osmotic stress-mediated repression of PIN3 was alleviated in the hat2 mutant because HAT2 normally binds to the promoter of PIN3 and inhibits its expression.


结论:Taken together, our data reveal that osmotic stress inhibits root growth via HAT2, which regulates auxin activity by directly repressing PIN3 transcription.


 摘 要 


渗透胁迫影响植物根系统结构,而极性生长素运输是调控根生长和发育的关键因素。但是,极性生长素运输如何在分子层面响应于渗透胁迫还不清楚。本文中,作者研究了拟南芥生长素外流载体蛋白PIN3是否以及如何参与渗透胁迫介导的根生长抑制。作者发现渗透胁迫诱导了一个HD-ZIP II转录因子HAT2基因在根中的表达。同时,hat2突变体在根分生组织生长方面,对于渗透胁迫更加不敏感。与此表型一致的是,野生型拟南芥的根在渗透胁迫下生长素响应减弱,而在hat2突变体中渗透胁迫介导的生长素响应抑制状况有所缓解。相反,相比于野生型植株,HAT2过表达的株系具有更短的根,同时生长素的积累减少。在HAT2过表达株系中,PIN3基因的表达显著下降。作者发现,渗透胁迫介导的PIN3基因抑制之所以能够在 hat2突变体中有所缓解,是因为HAT2能够结合到PIN3的启动子上并抑制其表达。综上,本文的研究结果揭示了渗透胁迫诱导HAT2表达,而HAT2能够直接结合到PIN3基因的启动子上,抑制PIN3的表达,从而通过控制生长素的活性,抑制根的生长


 通讯作者 

** 吕应堂 **


个人简介:

1978-1982年,武汉大学,学士;

1982-1984年,中科院北京遗传所,硕士;

1986-1991年,夏威夷大学,博士;

1986-1996年,美国加州大学伯克利分校,博后;

1996年-至今,武汉大学,教授。

研究方向植物如何应答逆境胁迫,整合植物内源信号,调控植物发育的分子机理。尤其是集中于ROS(活性氧)、NO(一氧化氮)与植物激素如何协调调控植物应答生物及非生物逆境 胁迫的分子及细胞学机制。


doi:  https://doi.org/10.1111/nph.17687


Journal: New Phytologist

First Published: August 22, 2021



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