上海交通大学张大兵团队解析水稻微丝结合蛋白RMD调控光依赖的地上部向地性学术资讯

来源：植物科学最前沿

光照和重力驱动了地上部和地下部发展轴的建成，是影响植物正常生长发育的两个关键因素，其在植物幼苗建成阶段显得尤为重要，然而植物如何协调光照和重力的感知和信号目前尚不清楚。其中向地性是植物响应重力调节自身生长，以确保植株地上部向上生长而地下部向下延伸的生理过程，并由重力感知、信号起始和转导、非对称细胞生长这3个过程组成(Blancaflor and Masson, 2003)。平衡石是根小柱细胞和地上部内胚层细胞中根据重力矢量传导向重力性信号的重要成分，从而转换生理生化输出，如生长素的重分配(Kiss, 2000)。尽管植物根部向重力性响应这一现象已相对清楚，但其分子机制却未深入阐释。

近日，上海交通大学张大兵研究组在杂志Plant Physiology上发表题为《The rice actin-binding protein RMD regulates light-dependent shoot gravitropism》的研究论文。在该研究中，作者报道了一个微丝结合蛋白RMD通过调节水稻微丝细胞骨架的重组促进了地上部的负向重力性。在光照条件下，rmd突变体地上部表现出向地性表型，而在黑暗条件下则表现为正常的负向地性生长状态，说明RMD是光照下植株地上部直立生长所必需的。分析发现RMD通过改变生长素IAA的运输和分布导致叶鞘外部细胞长度比内部细胞长度更长，因而产生植株地上部产生弯曲的表型。进一步研究发现RMD在重力感知内胚层细胞中是通过维持微丝结构促进了平衡石的迁移从而影响了生长素IAA的分布，但在黑暗条件下rmd突变体与野生型对重力感知的表型无明显差异。遗传学实验表明，rmd突变体在光照条件下的向重力性表型可通过ProRMD::RMD-GFP的互补被完全恢复。进一步地，作者发现RMD基因只在白天被有效调控且由类光敏色素互作蛋白OsPIL16抑制表达，通过LUC、Y1H及Chip-qPCR等分子生物学实验验证RMD基因是OsPIL16的直接靶标基因。因此，超表达OsPIL16水稻株系表现出与rmd突变体相似的向重力性表型。该研究深入解析了植物地上部在白天如何调节细胞微丝骨架来响应向重力性的变化以优化植物的生长发育，并揭示了光照信号和重力感知与植物地上部直立生长相互联系的分子机制。

1． Blancaflor, E. B., and Masson, P. H. (2003). Plant gravitropism. unraveling the ups and downs of a complex process. Plant Physiol. 133:1677-1690.

2．Kiss, J. Z. (2000). Mechanisms of the early phases of plant gravitropism. Crit. Rev. Plant Sci. 19: 551-573.

Figure 1. The curved growth of rmd shoot is caused by reduced gravisensing under light.

来源：frontiersin 植物科学最前沿

原文链接：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247492705&idx=3&sn=cab4f512ca1c3eb5be53f21421f1977d&chksm=e8bd967fdfca1f694a2f53d7308175bbc81a6dc78744db6d7f60caf320b46037248a7820b460&scene=27#wechat_redirect

电话：（010）86409582

邮箱：kejie@scimall.org.cn