中国农大化控团队发现冠菌素调控玉米根系吸水的新机制

以下文章来源于JIPB ，作者JIPB

玉米是我国重要的粮食作物、饲料作物和能源作物，约40%的玉米种植区面临缺水，因此提高玉米根系的吸水能力是应对水分亏缺有效途径之一。植物激素茉莉酸类似物冠菌素（Coronatine, COR）可显著提高水稻、烟草等作物耐渗透胁迫的能力，但其作用机理尚不明确。

JIPB近日在线发表了中国农业大学农学院段留生、周于毅课题组题为“Coronatine promotes maize water uptake by directly binding to the aquaporin ZmPIP2;5 and enhancing its activity”的研究论文（https://doi.org/‍10.1111/jipb.13432）。该研究发现外源COR可与玉米水通道蛋白ZmPIP2;5结合，通过激活水通道蛋白四聚体通道，增加水分转运活性，促进高渗透胁迫下玉米根系的水分吸收。

图. COR结合水通道蛋白ZmPIP2;5正调控水分吸收的机制

研究发现冠菌素可诱导质膜上水通道蛋白ZmPIP2;5的表达，在人工模拟高渗条件下增强玉米根系的吸水能力。体内外试验表明，COR能直接作用于ZmPIP2;5蛋白，提高玉米和非洲爪蟾卵母细胞的吸水性。与野生型植物相比，在高渗条件下生长的ZmPIP2;5过表达株系叶片水势和根系的导水率较高，而ZmPIP2;5功能缺失突变株系的叶片水势和导水率较低，且ZmPIP2;5的过表达株系和敲除株系对COR的敏感性均显著降低。通过分子对接技术，预测COR可能与ZmPIP2;5 的Loop E结合，表面等离子体共振和微量热涌动实验证实了这一预测，并进一步明确N241残基是COR特异性结合位点，可能通过激活水通道蛋白四聚体通道，增加水分转运活性，促进高渗透胁迫下的水分吸收。

博士生何蕊为该论文的第一作者，周于毅副教授为通讯作者。段留生教授对论文进行了建设性指导，作物中心庄军红、首都师范大学李乐攻教授和任志杰博士也参与了该项研究工作。该研究得到了国家重点研发计划的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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