PNAS | 南京农业大学张群团队揭示磷脂信号调控植物发育新机制

责编 | 王一

近日，南京农业大学生命科学学院张群教授团队在PNAS在线发表了题为Mitochondrial GPAT-derived LPA controls auxin-dependent embryonic and postembryonic development的研究论文，揭示了植物磷脂信号分子—溶血磷脂酸（LPA）结合生长素输出载体蛋白PIN1，共同调控生长素转运、胚胎发育和植株生长的分子机制。

LPA是迄今发现的一种最小、结构最简单的磷脂,是真核细胞磷脂生物合成早期阶段的关键性前体。在Kenned途径中，甘油-3-磷酸酰基转移酶（GPAT）催化甘油-3-磷酸（G-3-P）生成LPA。在动物中，LPA是非常重要的第二信使，通过G蛋白偶联受体激活多种细胞信号传导途径，促进细胞增殖分化；调节脂肪代谢，清除肝内沉积脂肪。而植物LPA的下游关键靶标及其生物学功能尚不清楚。

该研究发现拟南芥双突变体gpat1 gpat2种子及胚胎发育后期存在严重的发育畸形，并且影响到胚后发育，包括子叶畸形、下胚轴缩短变粗及根发育迟滞等。进一步的研究证实gpat1 gpat2中生长素外排载体PIN1的分布异常，是导致生长素极性分布改变的根本原因。利用蛋白-脂结合、点突变等研究技术，发现LPA直接结合PIN1，并明确了二者的关键结合位点；利用CHX和BFA等抑制剂处理，发现LPA参与了PIN1的囊泡运输过程。另外，在爪蟾卵母细胞异源表达体系中，LPA显著提高PIN1外排生长素活性，且该过程依赖于二者的结合。总之，该研究从分子、细胞和植株等多层面明确了植物LPA的下游靶标，并揭示了其分子机制及生物学功能。

南京农业大学生科院研究生贾倩茹、柏杨为共同第一作者，张群教授为通讯作者。生科院研究生徐慧、刘青芸、李文艳、李腾，沈立轲副教授、林峰副教授、章文华教授和资环学院的宣伟教授也参与了本项研究。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和中央高校基本业务费等项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1073/pnas.2212881119