植物生长素调控细胞骨架的信号传导

植物生长素作为重要的信号分子调控植物生长发育过程中许多重要的环节。近年来涉及生长素的合成、转运、生长素信号感知与传递等方面都获得了长足的进展，但是目前对于植物响应生长素的机理则大多局限于生长素对基因表达、蛋白降解等的调控，而在细胞水平对生长素信号如何调节细胞骨架和细胞形态发生的分子机制的研究还有待深入。本项目拟以拟南芥铺板细胞和下胚轴表皮细胞为模式细胞，通过分析ROP突变体以及与生长素有关的突变体细胞表型以及细胞骨架响应生长素的分布和动态特性，研究生长素对ROP GTPases活性的调控，鉴定细胞内传递生长素通过ROP途径调控细胞骨架的信号传导途径中的新元件等，着重解决生长素作为发育信号调节细胞骨架，并决定细胞形态发生的分子机制。这一研究将为深入认识生长素在调节植物细胞、组织、器官的形态建成等重要发育过程的机制方面的研究提供重要的理论依据。

植物生长素作为重要的信号分子调控植物的生长发育。生长素的合成、转运、生长素信号感知与传递是近年来科学研究的热点。细胞骨架在植物细胞的生长和发育调控方面同样具有十分重要的功能。本研究对生长素信号调节细胞骨架并影响细胞形状乃至组织器官模式形成和植物形态建成的分子机制进行了深入探索，并取得了一系列重要进展：1）发现了植物中Rho GTPases家族成员ROP6通过激活其下游效应子RIC1介导生长素信号调控微管骨架以抑制细胞侧向扩张的信号途径；2）揭示了RIC1通过促进新微管分枝的形成以及促进微管剪切蛋白KTN1的剪切活性调控微管有序化的分子机制；3）发现SPK1作为植物中的DHR2-DOCK家族Rho GEF成员介导了生长素对ROP6的激活；4）揭示了SPK1-ROP6-RIC1信号途径通过作用于微丝骨架抑制生长素外向转运蛋白PIN2的内吞，从而维持PIN2在质膜上的极性定位，影响生长素的极性运输。我们的研究对于揭示生长素在细胞水平调控细胞生长和形态建成的机理有着重大的科学理论意义，也为深入研究生长素在植物整体水平调节组织、器官的形态建成以及对环境适应性的机制提供重要理论依据。