生长素渠化过程中生长素细胞间定向运输的调控机制

来源：BioArt植物

植物通过调整自身结构和生理状态以适应不断变化的生长环境。自组织 (self-organizing) 是这种适应性发育的主要特征，如复杂叶片脉络的形成，伤口周围复杂维管结构的再生。生长素转运是由生长素转运蛋白PIN介导的。生长素“渠化假说”认为极性定位的PIN转运蛋白通过转运生长素形成的生长素转运通道，确定了维管系统形成的位置。不同植物物种中均发现表达PIN蛋白的生长素通道出现在维管形成之前，连接新形成的器官或侧枝，或者发生在叶脉形成、胚胎发生、创伤后维管再生过程。这些结果说明生长素是维管形成的必要信号。但是，生长素信号和PIN蛋白介导的运输之间的反馈调节机制仍然未知。

2020年10月30日，来自奥地利科技学院 (Institute of Science and Technology, IST) 的Jiří Friml团队在Science在线发表了题为Receptor kinase module targets PIN-dependent auxin transport during canalization的研究论文，揭示了生长素调控自身在细胞间定向运输的机制，并鉴定了生长素渠化机制的分子组成。该研究发现，生长素调节受体CAMEL (Canalization-related Auxin-regulated Malectin-type RLK) 与CANAR (Canalization-related Receptor-like kinase) 共同与生长素转运蛋白PIN相互作用，并磷酸化PIN。CAMEL和CANAR突变影响了PIN1亚细胞运输和生长素介导的PIN 极化，从而表现出叶脉和维管损伤后再生缺陷。在生长素渠化过程中，CAMEL-CANAR受体复合体参与协调单个细胞的极化，从而反馈调节生长素运输。因此，受生长素调节的受体CAMEL 能够反过来调节PIN 的磷酸化，从而调节生长素转运蛋白PIN的亚细胞定位。生长素通过这一信号通路确定了其运输途径，从而调控植物发育。

CAMEL-targeted phosphosites in the PIN1 cytoplasmic loop are important for PIN polarity and venation

综上所述，该研究揭示了生长素如何控制自身在细胞间定向运输的机制，并确定了生长素渠化机制的分子组成。该研究鉴定了生长素信号下游的CAMEL-CANAR 复合物及其对PIN依赖的生长素运输的直接调控，为植物适应发育过程中整合生长素信号与细胞极性提供了可能的途径。