JIPB |​ 华中农业大学胡红红课题组在植物细胞骨架微管调控表皮细胞形态建成方面取得新进展

植物叶片表皮细胞不仅为叶片生长提供一定的物理支撑力，还为植物抵抗外界病原菌，维持自身稳态提供保障。双子叶植物拟南芥表皮细胞之间通过突起与凹陷区的交叉镶嵌形成拼图状结构。有研究报道表皮细胞内跨平周壁和垂周壁排布的跨面微管可能指示突起形成的位置，但是在表皮细胞发育过程中，微管结合蛋白调控跨面微管的精确定位以及突起/凹陷形成的机制仍然不清楚。因此，发掘参与表皮细胞形态建成的微管结合蛋白以及探究其调控机制，对人们理解植物细胞形态建成与生长发育具有重要的理论意义。

JIPB近日在线发表了华中农业大学胡红红课题组题为“IQ67 DOMAIN protein 21 is critical for indentation formation in pavement cell morphogenesis”（https://doi.org/10.1111/ji‍pb.13393）的研究论文。该研究发现在拟南芥表皮细胞发育过程中，IQD21蛋白与跨面微管共定位，通过促进跨面微管与质膜的连接，增加跨面微管簇的数目，影响了表皮细胞凹陷的起始与加深；同时IQD21蛋白与微管切割蛋白KTN1互作，并促进KTN1介导的微管切割过程，进而调控表皮细胞凹陷区跨面微管的排布与密度，影响其形态建成。

图. IQD21蛋白定位在跨面微管上，调控跨面微管密度与排布，在表皮细胞发育过程中影响凹陷的形成

胡红红教授课题组研究发现IQDx蛋白是一个质膜与皮质微管锚定蛋白，它在质膜和皮质微管的定位分别依赖其polybasic和DUF4005结构域。iqd21突变体子叶表皮细胞的压痕宽度增大；IQD21超表达植株子叶表皮细胞的压痕宽度减小，而突起数目在IQD21低量超表达植株中增加，在IQD21高量超表达植株中减少，表明该基因影响了拟南芥子叶表皮细胞突起/凹陷的形成。通过细胞生物学手段，观察IQD21蛋白在表皮细胞不同发育阶段的定位，发现IQD21蛋白在表皮细胞凹陷区富集，并且通过影响凹陷区皮质微管与质膜的连接从而影响表皮细胞的压痕宽度。IQD21蛋白在平铺细胞凹陷区与跨平周壁和垂周壁的跨面微管共定位，通过调控跨面微管簇的数目，进而影响平铺细胞凹陷的起始。进一步研究发现IQD21蛋白与微管切割蛋白KTN1互作，两者在平铺细胞凹陷区跨面微管上共定位。IQD21蛋白促进了KTN1介导的微管切割过程，从而影响跨面微管的排列与数目。本研究揭示了一个平铺细胞凹陷起始与加深的新机制，不仅在遗传与细胞水平上证明了跨面微管簇对平铺细胞凹陷起始与加深的作用，也为研究平铺细胞形态建成提供了一个新的模型。

华中农业大学已毕业博士生冯新华为该论文的第一作者，胡红红教授为通讯作者。华中农业大学园艺林学学院屈晓璐教授也参与了该项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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