植物生理生化重点实验室揭示磷稳态调控的分子机制

本网讯      近日，植物生理学与生化国家重点实验室在Plant Cell在线发表题为“The Ubiquitin E3 Ligase PRU1 Regulates WRKY6 Degradation to Modulate Phosphate Homeostasis in Response to Low-Pi Stress in Arabidopsis” 的研究论文。该研究解析了泛素连接酶PRU1在低磷胁迫条件下调控植物磷根冠转运的分子机制。

磷是植物必需的大量元素之一，在植物的结构和生理上起着重要作用。植物已经进化出响应磷酸盐（Pi）供应变化的多种机制。通常，植物细胞内的磷浓度维持在毫摩尔水平，而土壤溶液的有效磷浓度极低（一般少于10微摩尔）。因此在许多生态系统中，植物/作物经常遭受低磷胁迫。课题组前期关于植物对低磷胁迫响应的相关研究中发现，低磷胁迫条件下植物磷根冠转运的相关研究中发现：磷充足时，转录因子WRKY6直接负调控磷根冠转运关键基因PHO1的表达，抑制磷根冠转运；低磷胁迫条件下，WRKY6蛋白被降解。

本研究进一步探索发现，在低磷胁迫下，磷酸盐（Pi）响应的E3泛素连接酶1（PRU1）可调控WRKY6蛋白的水平。研究人员通过筛选拟南芥突变体表型，发现一个T-DNA插入突变体（命名为pru1）具有类似于pho1突变体和WRKY6过量表达株系的低磷敏感表型和磷根冠转运缺陷。实验表明，PRU1和WRKY6在细胞核互作。低磷胁迫条件下，PRU1泛素化WRKY6，进而降解WRKY6，解除了WRKY6对PHO1的抑制作用，促进磷根冠转运。PRU1-WRKY6-PHO1调控通路系统地阐明了植物在不同环境磷水平下精确调控磷根冠转运的分子机制，为进一步解析植物磷营养分子机制奠定了重要基础。

中国农业大学博士生叶青为论文第一作者，陈益芳教授为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委等单位项目资助。（本文参考“植物科学最前沿”报道）