拟南芥根避盐生长中基于微管骨架的生长素极性运输机制的研究

Polar transport of auxin is a unique mechanism resulting a precisely controlled distribution of auxin in plants. Auxin gradient generated by polar transport plays a crucial role in the patterning and growth of roots. In response to a salt gradient in the environment, plant roots are able to grow away from salinity. This response is dependent on a redistribution of auxin mediated by the PIN2 auxin effux carrier. However, the regulatory mechanism of PIN2 polar localization and its retention at the membrane is poorly understood. Our previously study found an important clue for microtubules’ role in the regulation of vesicle trafficking and polar localization of PIN2. In this project, we will investigate how microtubules regulate polar transport and redistribution of auxin through modulating PIN2 endocytotic recycling, for the directional growth of roots away from the higher salt concentration. The proposed study will broaden our mechanistic understanding of plant adaptive responses to salt stress.

生长素极性运输是生长素信号网络中一个重要的环节。生长素通过极性运输所形成的生长素梯度分布调控植物根的生长和发育。在环境盐浓度呈梯度分布条件下，植物根通过调控PIN蛋白依赖的生长素极性运输重新调整生长素的分布，使根改变生长方向以躲避高盐环境。然而根避盐生长过程中生长素外向转运蛋白PINs的亚细胞极性动态分布的调控机制却并不清楚。我们的前期研究发现了微管骨架参与PIN2囊泡运输与极性定位的重要线索。本申请项目拟研究在环境中盐呈梯度分布的条件下，微管骨架如何通过调控囊泡运输调节PIN2的胞吞回收和极性定位，从而影响生长素极性运输和重新分布，最终改变根的生长方向以躲避高盐环境的分子机制。这一研究将为我们深入认识植物适应盐胁迫的分子机理提供重要的理论依据。

植物生长素是调控植物生长发育的重要信号分子。生长素极性运输的调控是近年来有关生长素研究的热点。生长素通过极性运输所形成的生长素梯度分布调控植物根的生长和发育。在环境盐浓度呈梯度分布条件下，植物根通过调控PIN蛋白依赖的生长素极性运输重新调整生长素的分布，使根改变生长方向以躲避高盐环境。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。本研究对根避盐生长过程中调控生长素极性运输的分子机制进行了深入研究，揭示了AUG8介导的微管骨架通过调控PIN2蛋白的胞吞回收和细胞内定位，从而影响生长素极性运输的分子机制。我们的研究不仅发现了植物适应盐胁迫的新的分子机制，并且揭示了细胞骨架可以在上游起作用反馈调控生长素信号途径，参与调控植物对环境的响应，这一成果对于在细胞水平阐明生长素极性运输调控机制、生长素调控植物生长发育及对环境适应性有着重要的科学理论意义。