科学家们揭示了MIZ1-PIN控制植物根向水性的机制

近日，西北农林科技大学生命科学学院教授张余周在《美国国家科学院院刊》中组成一个团队。(PNAS)发布研究成果。该研究分析了植物MIZ1-PIN控制模块可以提高植物在干旱条件下对土壤水分的利用效率，通过测量根系向水性和重力生长，为定制作物抗逆策略提供理论依据。

西北农林科技大学是第一个完成这篇论文的单位，教授张余周和奥地利科学技术研究所Ji?í这篇论文的共同通讯作者是Friml。西北农林科技大学教授张余周和珠拉太是共同的第一作者。

作为植物吸收水分和营养的重要器官，根系可以感知土壤中水分的变化，并通过生长在水分充足的地区来提高植物对土壤水分的利用效率。这种现象被称为向水生长。 MIZ1 它是控制植物根系向水生长的关键基因，但其控制机制不是很清楚。植物根系向重力生长和向水生长与植物对逆境的适应密切相关。研究表明，根系向重力生长和向水生长之间存在拮抗关系，但目前尚不清楚MIZ1能否衡量这两种向性生长，以帮助植物适应干旱环境。

本研究首先通过旋转仪模拟野生型和微重力环境下的植物失重或微重力环境 miz1 突变体根系的向水生长表。研究表明，在模拟的微重力环境中，miz1 突变体显示了一个明显的水性生长表回复表，这表明MIZ1可以通过调节植物的向重力生长来间接参与植物的向水性表。进一步利用山梨醇模拟干旱胁迫，发现MIZ1蛋白可以抑制生长素在干旱环境中在牙根的流动性，从而减缓根部对重力反应的反应，从而使翘板向水性方倾斜，从而提高植物根系对土壤水分的搜索能力，有利于植物对水分的吸收。

植物根尖生长素的流动取决于生长素转移蛋白质PIN的极性定位。进一步研究发现，在干旱环境中，MIZ1蛋白质可以通过负调节生长素转移蛋白质PIN2和PIN3的细胞极性定位来削弱生长素介导的根向重力生长。研究还发现，MIZ1主要通过改变PIN蛋白质在细胞膜上的流动性和亚细胞转移速度来调节PIN的细胞极性定位。通过建立 miz1/pin MIZ1可以调节PIN的功能，从遗传学上进一步证明了MIZ1对根向水生长的调节作用。最后，通过在土壤中模拟自然条件 miz1 ，各类 pin ，以及 miz1/pin 在水分分布不均匀的土壤中，突变体根系的分布特征说明了MIZ1-PIN控制模块在控制根系向水性生长中的重要性。