气孔通过开闭运动精确调控大气-植物间CO₂和水分交换,对植物蒸腾与光合作用具有直接影响. 微管骨架在气孔运动中起关键作用,其动态组装受诸多微管结合蛋白(MAPs)调控,但是深入的分子作用机制尚未完全明晰. MDP60(Microtubule-Destabilizing Protein 60)是一种微管结合蛋白,其启动子可与乙烯信号通路的关键转录因子PIF3(Phytochrome-interacting Factor 3)直接结合,从而受乙烯信号调控而上调表达. 本文利用拟南芥微管结合蛋白MDP60突变体mdp60、过表达株系MDP60 OE以及Promdp60::GUS等材料,从植株叶温、气孔开度、保卫细胞微管骨架动态排布等不同方面,探究MDP60在乙烯介导的气孔关闭信号转导途径中所发挥的调控作用,以期进一步阐释气孔运动的调控机制. 结果表明:(1)与野生型(WT)相比,mdp60突变体叶片蒸腾失水减少,叶片温度相应较高. (2)气孔开度实验中,mdp60突变体对乙烯信号更敏感,相同条件下气孔关闭程度比WT高;叠加微管特异药物共同处理发现,该突变体对两类微管特异性药物的敏感性相对较低. (3)通过激光共聚焦显微镜观察发现,在乙烯处理下,mdp60突变体保卫细胞的微管骨架稳定性显著降低,具有辐射状规则排布微管的细胞数量占比由处理前的76.2%骤减为16.7%,降幅达59.5%,远大于野生型对照(76.9%→30.7%),同时,趋于解聚碎片化微管比例升高. ImageJ软件进一步定量分析,突变体保卫细胞中微管密度低于WT. (4)荧光漂白恢复结果表明,mdp60突变体保卫细胞中微管解聚↔ 聚合的转换频率升高,动态重排加快. 以上数据共同说明,微管结合蛋白MDP60通过调节保卫细胞微管骨架的动态组装过程,参与了乙烯诱导的气孔关闭信息传递途径.
Yu et al. (Thu,) studied this question.