一氧化氮协同调控生长发育与盐胁迫响应的分子机制

发布时间:2022.03.10     

  为适应复杂多变的环境,植物在长期进化的过程中获得并保留了精细的调控机制以平衡生长发育与胁迫抗性,但其调控的分子机制知之甚少。气体信号分子一氧化氮(nitric oxide, NO)调控植物种子萌发、开花等多种生长发育过程,同时调控植物对干旱、高温、盐等环境胁迫的响应。环境胁迫诱导植物体内NO爆发,而NO通过对靶蛋白特定半胱氨酸残基进行S-亚硝基化修饰(S-nitrosylation)而调控其生物学活性,进而调控特定的生物学过程。 

  中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室左建儒研究组与合作者的研究发现NO促进赤霉素信号途径中的负调控因子DELLA蛋白的积累,拮抗赤霉素信号转导,从而抑制植物生长。生物化学研究发现拟南芥DELLA蛋白成员之一RGA可以发生S-亚硝基化修饰,其半胱氨酸Cys-374S-亚硝基化修饰抑制其与F-box蛋白SLY1互作,从而抑制RGA蛋白的降解。遗传结果表明盐胁迫诱导NO爆发,介导RGA Cys-374发生S-亚硝基化修饰,促进RGA蛋白积累,从而抑制植物生长,增强植物对盐胁迫的抗性。 

一氧化氮平衡植物生长和盐胁迫抗性分子机制的模型 

  该项研究成果以题为“Nitric oxide negatively regulates gibberellin signaling to coordinate growth and salt tolerance in Arabidopsis”于202238日在线发表于Journal of Genetics and Genomics (JGG)杂志(DOI:10.1016/j.jgg.2022.02.023)左建儒研究组博士后陈立超为论文的第一作者,左建儒和陈立超为共同通讯作者。中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室李家洋、周俭民与河南大学宋纯鹏等参与研究工作。该项研究得到国家自然科学基金委、中国科学院、植物基因组学国家重点实验室的资助。 

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