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为明晰拟南芥分生组织中 KIN10 核定位调控机制,研究聚焦 BR 信号对气孔发育的影响。发现 BR 信号通过 BIN2 介导 KINβ2 磷酸化,增强 KIN10-KINβ2 互作及 KINβ2 膜结合,抑制 KIN10 核定位,揭示了 SnRK1 亚细胞定位调控在分生组织分化与气孔发育中的关键作用。
叶片表皮中分生组织的命运决定着气孔的密度与模式,气孔作为植物与大气交换的通道,为植物碳获取提供便利。SnRK1 复合体的催化亚基 KIN10 的核定位,对分生组织向气孔转化至关重要。
干细胞分裂与分化的平衡对灵活的器官发育至关重要。在拟南芥叶片中,具有干细胞特性的分生组织的命运,受到多种内在发育信号和环境因素的严格调控。已有研究表明,蔗糖非发酵 1 相关蛋白激酶 1(SnRK1)复合体的催化亚基 KIN10,优先定位于分生组织的细胞核中,在此处它磷酸化并稳定 SPEECHLESS 转录因子,从而促进气孔发育。
然而,分生组织中 KIN10 核定位的调控机制尚不明确。研究证实,油菜素内酯(BR)通过 BIN2 介导的 KINβ2 磷酸化来调控 KINβ2,进而抑制 KIN10 的核定位。在分生组织中,KIN10 主要位于细胞核,而 KINβ2 主要位于细胞质。干扰 KIN10 的核定位或增强 KINβ2 的膜结合,会阻碍气孔发育并导致表皮细胞过度增殖。
BR 信号可通过增强 KINβ2 的膜结合来抑制 KIN10 的核定位。BR 不敏感 2(BIN2)与 KINβ2 相互作用并使其磷酸化,这会增强 KINβ2 的膜结合及其与 KIN10 的相互作用。这些发现表明,受 BR 信号影响的 SnRK1 复合体亚细胞定位的精确调控,对分生组织分化和气孔发育至关重要。