西北农林科技大学王存课题组发现小G蛋白ROP6调控磷吸收的新机制

磷是植物生长发育所必需的大量元素之一，是核酸、蛋白质、磷脂类等物质的重要组成成分，在植物生长发育和逆境胁迫过程中发挥着重要作用。然而，土壤中的有效磷浓度往往很低，是限制农作物产量和品质的重要因素。因此，深入研究植物吸收利用磷的分子机制具有重要意义。Rho家族成员ROPs(Rho-related GTPase from plants)是植物中特有的小G蛋白，在信号转导过程中具有不可替代的作用。ROPs有两种状态，一种是与GTP结合的激活态，另一种是与GDP结合的非激活态，通过激活态与非激活态的转变，调控植物众多生命过程。但ROPs家族成员是否参与植物磷信号转导途径却鲜有报道，其分子机制更是知之甚少。

JIPB近日在线发表了西北农林科技大学王存研究团队题为“GTPase ROP6 negatively modulates phosphate deficiency through inhibition of PHT1;1 and PHT1;4 in Arabidopsis thaliana”（https://doi.org/10.1111/jipb.13153）的研究论文。

ROP6的砷胁迫表型分析

该研究发现拟南芥rop6突变体对砷胁迫显著敏感，ROP6OE对砷胁迫明显耐受，回复突变体能够恢复到野生型的表型。进一步研究表明，rop6突变体对低磷胁迫明显耐受，主根更长，花青素含量降低，磷吸收能力增强，磷含量显著升高。低磷胁迫处理条件下，ROP6蛋白活性降低并被26S蛋白酶体降解。通过四种蛋白互作方法证明，ROP6与拟南芥主要磷转运体PHT1;1和PHT1;4物理互作。电压钳实验发现，ROP6抑制PHT1;1和PHT1;4的磷转运活性。最后，遗传学上下游分析表明，ROP6位于PHT1;1和PHT1;4的上游。综上所述，该研究揭示了ROPs家族参与低磷胁迫的作用和分子机制，为农作物磷高效利用的遗传改良提供了新思路。

小G蛋白ROP6通过抑制PHT1;1和PHT1;4调控磷吸收

王存课题组今年在植物矿质元素吸收与利用研究领域取得了一系列进展 (Su et al., 2021; Zhang et al., 2021)，该篇论文提出了小G蛋白调控磷信号转导的新机制 (Gao et al., 2021)。西北农林科技大学生命科学学院副教授高会玲、硕士研究生王恬为共同第一作者，王存教授为通讯作者。该研究得到了西北农林科技大学人才引进科研启动经费、国家自然科学基金和陕西省自然科学基金的资助。

参考文献：

Su, H#., Wang, T#., Ju, C#., Deng, J., Zhang, T., Li, M., Tian, H., and Wang, C*. (2021). Abscisic acid signaling negatively regulates nitrate uptake via phosphorylation of NRT1.1 by SnRK2s in Arabidopsis. J. Integr. Plant Biol. 63: 597– 610.

Zhang, Z#., Fu, D#., Sun, Z#., Ju, C., Miao, C., Wang, Z., Xie, D., Ma, L., Gong, Z., Wang, C*. (2021). A tonoplast-associated calcium signaling manganese homeostasis in Arabidopsis. Mol. Plant 14: 805-819.