ARR1和ARR12通过调控拟南芥中的类黄酮代谢负向调控对砷胁迫的耐受性

《Planta》：ARR1 and ARR12 negatively regulate arsenic stress tolerance by controlling flavonoid metabolism in Arabidopsis

　　

摘要

主要结论

ARR1/12 介导的细胞分裂素信号转导负向调节糖苷化黄酮类化合物的积累，从而增加了植物对 As(III) 胁迫的敏感性。

摘要

细胞分裂素通过细胞分裂素信号转导型 B 拟南芥应答调节因子（B-ARRs），特别是 ARR1 和 ARR12，负向调节植物对砷胁迫的耐受性。然而，细胞分裂素信号转导在应对砷毒性时调节植物代谢物动态，特别是抗氧化黄酮类化合物的机制仍知之甚少。在此，我们假设 ARR1/12 介导的细胞分裂素信号转导通过调节黄酮类代谢来调控对亚砷酸盐 [As(III)] 的耐受性。通过比较 arr1 12 双突变体（rD）和野生型（WT）植物根部的全局代谢变化，我们发现 As(III) 胁迫使 WT 根部的代谢物丰度普遍降低。重要的是，在 As(III) 暴露下，与 WT 相比，rD 突变体积累了显著更多的黄酮类化合物，且大多以糖苷化形式存在，这得到了参与黄酮类糖苷化的 UDP-糖基转移酶基因特异性上调的支持。相应地，外源施用糖苷化槲皮新增强了 WT 根部的 As(III) 耐受性，进一步证实了 rD 根部糖苷化黄酮类化合物的增加有利于植物在 As(III) 暴露下生存。我们的数据共同有力地支持了 rD 突变体中黄酮类化合物糖基化的增加改善了其抗氧化功能，从而增强了对 As(III) 胁迫的耐受性。本研究为细胞分裂素信号转导在抑制糖苷化黄酮类化合物积累中的负向作用提供了新的见解，这种抑制导致了植物对 As(III) 胁迫敏感性的增加。因此，调控细胞分裂素信号转导或黄酮类糖基化是减轻作物重金属胁迫的一种有前景的方法。