來自浙江師范大學(xué)、明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員證實，擬南芥GSNOR1功能缺失可影響生長素的信號傳導(dǎo)和極性運(yùn)輸。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在9月的《Molecular Plant》雜志上。

浙江師范大學(xué)特聘教授劉建中（Jian-Zhong Liu）是這篇論文的通訊作者。劉教授一直從事植物抗病機(jī)理與分子生物學(xué)研究，共發(fā)表各類文章40余篇，其中在The Plant Cell、PNAS、The Plant J.、Plant Physiology、Molecular Plant、J. Biol. Chem.及 Molecular Plant-Microbe Interactions等國際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表文章20余篇。

生長素（auxin）是人們鑒定的首個植物激素，也是最重要的植物激素之一。生長素在植物的整個生命周期中起著至關(guān)重要的作用，生長素極性運(yùn)輸在植物的生長和發(fā)育過程，如胚胎發(fā)生、側(cè)根的發(fā)育、維管的分化、花分化、頂端優(yōu)勢和向性反應(yīng)等中起著關(guān)鍵性調(diào)控作用。

一氧化氮（nitric oxide , NO）是一種廣泛分布于生物體的氣體活性分子，它具有多種生理功能。動物體研究結(jié)果揭示，NO在血管松弛、神經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)及先天性免疫反應(yīng)等一系列生理代謝過程中均可作為一種關(guān)鍵的信號和效應(yīng)分子。有關(guān)NO作為信使物質(zhì)參與植物抗病及其他生理代謝調(diào)節(jié)的報道也日益增多。近年來,有文獻(xiàn)相繼報導(dǎo)了NO對生長素極性運(yùn)輸和信號傳導(dǎo)具負(fù)面的效應(yīng)。但是細(xì)胞內(nèi)亞硝基化水平過高影響生長素生理的遺傳學(xué)證據(jù)仍然缺乏。

在這項新研究中，研究人員利用一種遺傳方法了解了S-亞硝基化在擬南芥生長素生理中所起的廣泛作用。gsnor1-3是一種擬南芥GSNOR1功能缺失突變體,該突變體缺乏去亞硝基化能力,因而導(dǎo)致其體內(nèi)蛋白亞硝基化水平升高。研究人員首先比較了gsnor1-3和Co1-0中的生長素信號傳導(dǎo)和生長素運(yùn)輸，證明了gsnor1-3中整體的亞硝基化水平明顯高于Co1-0。

為了提供細(xì)胞內(nèi)高亞硝基化水平對生長素生理影響的遺傳學(xué)證據(jù),他們將DR5-GUS/DR5-GFP用于檢測生長素積累和信號傳導(dǎo)的報告基因?qū)?span lang="EN-US">gsnor1-3中。對這些報告基因在gsnor1-3根中表達(dá)的檢測結(jié)果表明：相對于野生型, 在gsnor1-3根部DR5-GUS/DR5-GFP積累水平明顯降低；生長素誘導(dǎo)的AXR3NT-GUS的降解在gsnor1-3根中也明顯延遲。

此外，他們還證明了gsnor1-3中生長素的極性運(yùn)輸和向地性受到損傷。遺傳學(xué)證據(jù)表明,內(nèi)源生長素輸出載體蛋白PIN以及通過轉(zhuǎn)基因手段由其原始啟動子驅(qū)動表達(dá)的GFP-PIN蛋白在gsnor1-3根中的積累水平普遍較野生型中降低。對以上PIN基因的qRT-PCR結(jié)果表明,高亞硝基化水平對PIN蛋白水平的調(diào)控不是發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平上。

這些研究結(jié)果表明了，S-亞硝基化和GSNOR1介導(dǎo)的去亞硝基化幫助了生長素生理，gsnor1-3突變體表現(xiàn)出的一系列表型和向地性缺陷是由于生長素信號傳導(dǎo)及生長素運(yùn)輸受損所致。