番茄DELLA蛋白PROCERA在保衛細胞中促進氣孔關閉

本文2017年11月17日發表於Plant Cell，原題目為：The Tomato DELLA Protein PROCERA Acts in Guard Cells to Promote Stomatal Closure

摘要：

植物採用氣孔關閉和減少生長，以避免缺水的損害。生長促進激素赤霉素（GA）的水平降低導致對水分虧缺的耐受性增加，但是其基本機制是未知的。這裡，研究表明，番茄DELLA蛋白質PROCERA（PRO），是GA信號的負調節子，在保衛細胞中通過增加對脫落酸（ABA）的敏感性來促進氣孔關閉並減少水分虧缺。pro功能喪失的突變體在缺水脅迫下表現出增加的氣孔導度和快速萎蔫。過表達植株組成型的激活穩定的DELLA蛋白（S-della），並表現出相反的表型。 S-della對氣孔開度和水分流失的影響在ABA缺失突變體sitiens（sit）中被強烈抑制，表明S-della的這些作用是ABA依賴性的。儘管DELLA對ABA水平沒有影響，但與野生型相比，S-della中的保衛細胞ABA反應性增加，而pro植物中的保衛細胞ABA反應性降低。在保衛細胞特異性啟動子的控制下表達S-della足以增加氣孔對ABA的敏感性並在缺水脅迫下減少水分損失，但對葉片大小沒有影響。這一結果表明DELLA促進氣孔關閉獨立於其對生長的影響。

結果：

1，番茄突變體pro表現出對蒸騰作用的增加

2，DELLA活性增加降低氣孔導度

3，DELLA活性促進氣孔對ABA的反應

DELLA促進植物對缺水的耐受機制的假設模型

在短暫缺水的情況下，GA生物合成被抑制，導致DELLA積累。保衛細胞中積累的DELLA直接或間接促進兩種ABA受體基因（SlPYR1 和 SlPYL8-2）的轉錄。這兩種受體基因表達的增加有可能是導致ABA敏感性增加的原因，進而導致氣孔迅速關閉。在長期乾旱下，GA水平低，DELLA積累到高水平，導致生長被抑制。氣孔關閉和生長抑制都能保護植物免受短期和長期乾旱的影響

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