植物激素生長素和乙烯協同調控植物根的生長。乙烯促進了生長素的合成與運輸,生長素受體TIR1/AFB2感受到生長素后,結合并泛素化轉錄抑制子Aux/IAA蛋白,使其通過26S蛋白酶體途徑降解,從而將轉錄因子ARF釋放出來調控下游基因的表達。目前介導乙烯反應的生長素信號過程并不清楚。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所張勁松研究組和陳受宜研究組通過篩選水稻乙烯不敏感突變體,鑒定到了一個位于TIR1/AFB2下游特異調控根部乙烯反應的新因子MHZ2/SOR1,并解析了SOR1參與生長素介導乙烯反應的信號轉導機制。研究發現,SOR1是一個植物特有的E3泛素連接酶,可以與OsIAA26蛋白相互作用并調控其泛素化降解。另外,SOR1也可以與OsIAA9蛋白相互作用,但是不能泛素化OsIAA9蛋白,反過來,OsIAA9蛋白卻可以抑制SOR1的E3泛素連接酶活性。與OsIAA9不同,OsIAA26是一個非典型的Aux/IAA蛋白,不能與TIR1/AFB2結合。在沒有乙烯或者生長素的情況下,OsIAA9通過結合SOR1抑制其E3連接酶活性,從而間接穩定了OsIAA26蛋白;在有乙烯或者生長素的情況下,TIR1/AFB2結合OsIAA9將其降解,從而將SOR1釋放出來調控OsIAA26蛋白的降解。
這一新穎的研究成果揭示了SOR1-OsIAA26信號模塊位于TIR1/AFB2-auxin-OsIAA9信號下游,特異地調控了水稻根部的乙烯反應。該研究結果于4月10日在線發表于《美國國家科學院院刊》(PNAS)雜志(DOI:10.1073/pnas.1719387115)。研究組畢業生陳輝、副研究員馬彪和博士生周揚為論文的共同第一作者。謝旗研究組也參與了這項研究。該研究得到了國家自然科學基金、中國科技部“973”項目和植物基因組學國家重點實驗室的資助。