Nature Communications |徐通达团队揭示 生长素合成调控的新机制

发布者:周君玲发布时间:2021-04-15浏览次数:254

      生长素是植物赖以生存的一种重要激素,其行使功能具有强烈的浓度依赖性和组织特异性,精确调节生长素含量对植物生长发育和应对环境变化至关重要。生长素的合成及合成调控是植物控制局部生长素浓度的关键环节,TAA1/TARs-YUCs介导的生长素合成途径是目前最为明晰的生长素合成途径,为植物提供了主要的生长素来源。前期的研究表明TAA1/TARs和YUCs基因转录的时空表达调控是植物调节生长素合成和局部生长素浓度变化的重要手段,但是人们对生长素合成的非转录水平的调控机制知之甚少。2020年2月3日,本课题组在Nature Communications杂志上发表研究性论文“A phosphorylation-based switch controls TAA1-mediated auxin biosynthesis in plants,首次报道了生长素合成关键酶TAA1蛋白的磷酸化修饰,揭示了生长素合成调控的全新机制。

      我们通过质谱分析鉴定了拟南芥TAA1蛋白的体内的磷酸化修饰位点(T101),通过蛋白质结构分析和模拟磷酸化突变形式的功能研究,发现该位点的磷酸化状态控制了TAA1蛋白的催化活性的开关,影响了生长素的合成以及相关的根分生组织和根毛的生长发育。更有趣的是,该位点在植物界高度保守,研究发现低等植物地钱MpTAA蛋白的同源位点也可以被磷酸化且具有相似的功能,这意味着生长素合成在进化中保留了这种较为普遍却十分重要的翻译后调控机制。进一步的研究发现生长素信号通路的重要元件类受体激酶TMK4与TAA1互作并磷酸化T101位点,负调控生长素的合成和根分生组织和根毛的生长发育,暗示了生长素可能通过激活TMK4磷酸化TAA1负调控生长素的合成,形成一个生长素浓度的自我调控机制以维持生长素浓度稳态。

      我们的研究首次报道了生长素合成在蛋白质水平的调控新机制,为探究生长素合成调控提供了全新的思路和方向,生长素介导的TMK4-TAA1调控机制也是非经典生长素信号通路研究领域的重要进展。

      该论文的第一作者为王倩博士、秦国臣博士,徐通达教授为通讯作者。该论文得到中科院逆境中心、福建农林大学等的经费支持。