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本文2017年11月17日发表于Plant Cell,原题目为:The Tomato DELLA Protein PROCERA Acts in Guard Cells to Promote Stomatal Closure
摘要:
植物采用气孔关闭和减少生长,以避免缺水的损害。生长促进激素赤霉素(GA)的水平降低导致对水分亏缺的耐受性增加,但是其基本机制是未知的。这里,研究表明,番茄DELLA蛋白质PROCERA(PRO),是GA信号的负调节子,在保卫细胞中通过增加对脱落酸(ABA)的敏感性来促进气孔关闭并减少水分亏缺。pro功能丧失的突变体在缺水胁迫下表现出增加的气孔导度和快速萎蔫。过表达植株组成型的激活稳定的DELLA蛋白(S-della),并表现出相反的表型。 S-della对气孔开度和水分流失的影响在ABA缺失突变体sitiens(sit)中被强烈抑制,表明S-della的这些作用是ABA依赖性的。尽管DELLA对ABA水平没有影响,但与野生型相比,S-della中的保卫细胞ABA反应性增加,而pro植物中的保卫细胞ABA反应性降低。在保卫细胞特异性启动子的控制下表达S-della足以增加气孔对ABA的敏感性并在缺水胁迫下减少水分损失,但对叶片大小没有影响。这一结果表明DELLA促进气孔关闭独立于其对生长的影响。
结果:
1,番茄突变体pro表现出对蒸腾作用的增加
2,DELLA活性增加降低气孔导度
3,DELLA活性促进气孔对ABA的反应
DELLA促进植物对缺水的耐受机制的假设模型
在短暂缺水的情况下,GA生物合成被抑制,导致DELLA积累。保卫细胞中积累的DELLA直接或间接促进两种ABA受体基因(SlPYR1 和 SlPYL8-2)的转录。这两种受体基因表达的增加有可能是导致ABA敏感性增加的原因,进而导致气孔迅速关闭。在长期干旱下,GA水平低,DELLA积累到高水平,导致生长被抑制。气孔关闭和生长抑制都能保护植物免受短期和长期干旱的影响
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