根系构型(RSA)在不同环境中具有高度可塑性,对植物适应生长至关重要。生长素(auxin)及其极性运输(PAT)是调控RSA的核心因素,但波动环境下RSA调控的分子机制仍不清楚。研究人员以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,通过正向遗传学筛选在布洛芬(IBU)干扰向重力性条件下获得的根突变体,发现HYPERSENSITIVE TO IBUPROFEN1(HIB1)通过调控生长素分布参与根向重力性与RSA建立。hib1突变体因生长素分布异常,表现出主根伸长受限、侧根(LR)发生减少及向重力响应缺陷。该向重力缺陷与MPK6活性升高相关,并可被mpk6功能缺失突变回补。细胞生物学结果显示,HIB1调控PIN蛋白在质膜(PM)的极性分布与丰度,表明其参与极性生长素运输及后续生长素响应。遗传扰动HIB1导致向重力根生长受损。该研究揭示HIB1-生长素模块通过MPK信号调控根向重力与RSA,为植物适应性生长的分子机制提供了新见解。
研究背景方面,根系构型(root system architecture,RSA)决定植物固着、吸水与吸肥效率,并在环境波动中表现出强可塑性。生长素作为关键内源信号,依靠PIN-FORMED(PIN)外排载体建立的极性运输(polar auxin transport,PAT)形成局部浓度梯度,驱动根向重力性(gravitropism)、侧根发生与根系空间建构。已有研究提示多种激酶与内膜 trafficking 可修饰PIN,但环境信号如何整合进生长素通路仍不明确;非甾体抗炎药(NSAIDs)如布洛芬(IBU)可干扰PIN转运并引发“三重抑制”表型,是挖掘新调控因子的有效切入点。