鋁是地殼内含量最豐富的金屬元素。在酸性土壤中（pH<5），鋁的主要形态為Al3+，微摩爾濃度的鋁離子即可破壞植物根系，抑制植物生長，影響根系吸收進而使作物減産。世界上約30%的耕地偏酸性，大陸酸性土壤遍及南方15個省區，約占全國耕地面積的21%。鋁脅迫被認為是僅次于幹旱的第二大非生物脅迫。
在課題組前期的研究中，鑒定出了番茄中鋁脅迫耐受關鍵轉錄因子SlSTOP1在鋁脅迫下發生蛋白積累的重要調控因子SlSZP1，解析了SlSZP1響應鋁脅迫并保護SlSTOP1不被SlRAE1降解的分子機制（New Phytologist, 2022）。鋁脅迫對植物根系的直接影響是對主根伸長的抑制，而鋁脅迫是如何抑制根系伸長的機制仍不明确。
近日，Plant Physiology線上發表了中國農業大學園藝學院郭仰東教授課題組題為“Transcription factor SlSTOP1 regulates Small Auxin-Up RNA Genes for tomato root elongation under aluminum stress”的研究論文。該研究發現Small Auxin-up RNAs (SlSAURs)作為SlSTOP1的靶基因發揮番茄鋁脅迫下根系伸長的功能。
該研究通過轉錄組資料篩選到了響應鋁脅迫的并且可能作為SlSTOP1-SlSZP1靶基因的兩個生長素響應基因 Small Auxin-up RNAs (SlSAURs)，通過酵母單雜、EMSA、LUC/REN等技術證明了SlSTOP1和SlSZP1通過形成複合體在鋁脅迫下協同調控SlSAURs的表達。并且這兩個SlSAURs在鋁脅迫下發揮功能備援的作用促進根系伸長。
進一步解析其調控根系伸長的機制發現，SlSAURs蛋白在鋁脅迫下通過與D-clade Type 2C Protein Phosphatases （SlPP2C.D）互作抑制其磷酸酶活性，進而解除了它們對質膜質子泵（Plasma membrane H+-ATPase）的抑制，促進了質膜質子泵的活性進而促進了鋁脅迫條件下根系的伸長。
該研究由中國農業大學園藝學院郭仰東課題組完成。在讀博士董丹慧和在讀碩士生鄧琪琳為論文共同第一作者。郭仰東教授為論文通訊作者。中國農業大學園藝學院張娜副教授和中國農科院蔬菜花卉研究所張磊副研究員參與了該工作。中國農業大學生物學院郭岩教授和楊永青教授提供了部分載體和菌株。該研究得到國家自然科學基金和北京現代農業産業技術體系等項目資助。
植物科學最前沿，專注于植物科學前沿進展、資訊、招聘資訊的釋出及方法軟體共享等。投稿及招聘請背景回複“投稿”，均為無償；商務合作請聯系微信ID：zwkxqy ；