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文献解读:KEA1和KEA2通过ABA信号通路介导拟南芥初级根的生长

2023-02-09     来源:本站     点击次数:1427

近日,西北师范大学生命科学学院郑晟课题组在学术期刊《Plant Science》发表了题为《 Exogenous sucrose influences KEA1 and KEA2 to regulate abscisic acid-mediated primary root growth in Arabidopsis》的研究论文,证实KEA1和KEA2通过ABA信号通路介导拟南芥幼苗的主根生长。
 

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文献解读
K+外排反转运蛋白 (KEAs) 属于单价阳离子质子转运器家族2,存在于各种生物中。拟南芥的KEA1和KEA2有很高的序列相似性(84.5%),并定位于叶绿体的内膜,具有介导渗透调节和pH平衡的功能,在质体发育和幼苗生长中发挥重要作用,然而,KEA1和KEA2在幼苗早期发育过程中的功能还不甚明了。

因此,作者开展研究KEA1和KEA2在赤霉素(ABA)和外源蔗糖介导下对拟南芥幼苗初生根生长的调节作用。首先作者通过kea1与kea2杂交产生双基因敲除系,确定KEA1和KEA2在拟南芥中存在外源蔗糖时的功能。结果显示KEA1和KEA2是原生根生长所必需的,外源蔗糖在幼苗发育期间影响KEA1和KEA2介导的原生根生长。表型分析发现,在无蔗糖、1%蔗糖和3%蔗糖的MS培养基中,kea1kea2突变体的主根长度比野生型植物的主根长度分别减少59%、30%和8%。为了探究KEA1和KEA2是否通过调解光合作用来控制主根的生长。作者用光合作用抑制剂DCMU来阻止内源蔗糖的合成,观察野生型和kea1kea2突变体的根系生长。结果表明,蔗糖可以促进根的生长,KEA1和KEA2通过调节光合作用间接影响主根生长。
 

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随后,作者通过HPLC-MS/MS检测野生型和kea1kea2突变体的ABA和IAA含量,以验证kea1kea2突变体在无蔗糖培养基中的根长减少是否可能涉及ABA和IAA信号通路,研究发现KEA1和KEA2的缺乏会降低激素ABA和IAA的水平,KEA1和KEA2以ABA依赖的方式参与初级根的生长。ABA在低浓度时刺激根的生长,而在高浓度时则抑制根的生长。同时转录组分析也表明,在kea1kea2突变体系中,几个与ABA相关的基因的表达水平发生了变化。
 
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综上所述,作者发现在拟南芥中,KEA1和KEA2通过调节光合作用和ABA信号通路介导初级根的生长,证实了KEA1和KEA2在影响主根生长方面的新功能。
 

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研究中,使用了PlantView 系列植物活体成像系统(点击查看详情)进行成像。

论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2022.111209
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