第67期--ACC通过生长素影响细胞的伸长

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ACC引起的质外体碱化对拟南芥细胞伸长具有重要作用

植物细胞的扩展和伸长需要质外体的酸化。酸性生长理论认为质子作为最初的细胞壁松弛因子引起细胞的扩展,研究证明质外体的低pH增加了细胞壁中扩展素的活性,这可能打破H+结合的纤维素链和交联的多聚糖。质外体的pH由PM H+-ATPase引起的H+外流和H+结合转运体引起的H+内流决定。激素信号如生长素与环境因子通过PM H+-ATPase引起pH的改变影响细胞的生长。

2011年初,比利时的科学家Kris Vissenberg等人使用非损伤微测技术研究了拟南芥伸长区的两端:转变区和后分生区(距离根尖大约200-450µm)。前者伸长慢,后者伸长快,相邻的区域(450µm处到第一个根毛区域)伸长快速。研究发现转变区尖端部分表面的pH值最高,快速伸长区的基部最低。ACC处理抑制了细胞的快速伸长,伴随着质外体的碱化。壳梭孢菌素(FC,是一种PM H+-ATPase的激活剂)部分减少了质外体碱化抑制的细胞伸长,但是抑制剂DCCD(二环己基碳二亚胺)并不会减小最大细胞的长度。通过非损伤微测技术测定了生长素突变体的H+流速,最后认为,通过乙烯、生长素影响PM H+-ATPases活性是影响根部细胞最终伸长的一个机制。

这项研究证明了ACC通过影响特殊细胞的生长素含量来发挥作用,建立了调控模型,即ACC改变了生长素合成以及转运,导致生长素的增加,然后负调节H+-ATPase的活性,导致细胞伸长的改变。

关键词: PM H+-ATPase; 非损伤微测技术(MIFE); ACC; 生长素(Auxin); H+流速;FC(壳梭孢菌素)

参考文献:Vissenberg K, et al. Plant Physiology. 2011, DOI:10.1104/pp.110.168476.

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上图:拟南芥根部不同部位的H+流速分布图;

下图:ACC通过影响Auxin的分布进而影响H+的流速的模型图。

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