2017-07-19
SlARF10，番茄(qie)生(sheng)長素(su)響(xiang)應因(yin)子，受Sl-miR160的(de)轉錄調(diao)控(kong)。通過表達SlARF10（mSlARF10），發現(xian)其小葉(xie)葉(xie)片比較窄，葉(xie)片上(shang)有(you)較大的(de)氣孔但密度比較低。35S：mSlARF10-6植株和野(ye)生(sheng)型WT相比， 其窄型離體葉(xie)片失水較多。研究發現(xian)了之前未識別到(dao)的(de)一(yi)個葉(xie)片失水調(diao)控(kong)因(yin)素(su)，以(yi)(yi)及在這個重要過程中生(sheng)長素(su)和ABA信(xin)號(hao)協調(diao)作用的(de)互作網(wang)絡關系(xi)。miR160調(diao)控(kong)ARF10，來維持葉(xie)片中的(de)水平(ping)衡，以(yi)(yi)保證(zheng)正常(chang)的(de)植株生(sheng)長和環(huan)境適應性。
1、研究(jiu)發現在(zai)35S：mSlARF10-6植株(zhu)和野生型(xing)WT中，實際的(de)失(shi)水(shui)(shui)量和計算的(de)氣孔的(de)失(shi)水(shui)(shui)量是不一致(zhi)的(de)，表明他們存(cun)在(zai)導水(shui)(shui)率差異。過(guo)(guo)表達mSlARF10可能會(hui)通過(guo)(guo)蒸(zheng)騰作用增加了(le)轉基因植株(zhu)的(de)葉片的(de)失(shi)水(shui)(shui)量。35S:mSlARF10-6葉片的(de)導水(shui)(shui)率要比WT中顯著提(ti)高（圖1b）。結(jie)果顯示(shi)mSlARF10過(guo)(guo)表達不僅(jin)改變葉片性狀，而且影響導水(shui)(shui)率。
圖1，過(guo)表達mSlARF10增加了葉(xie)片(pian)失(shi)水。a：葉(xie)片(pian)失(shi)水率(lv)，b：葉(xie)片(pian)導(dao)水率(lv)
2、用ABA（脫落酸）和HgCl2做預處理，驗證在35S：mSlARF10中有較高的導水率，這和其有較大的氣孔和較高活性水通道蛋白相關（AQPs）。ABA處理的條件下，35S：mSlARF10-6有著較高的敏感性，氣孔會迅速關閉。在WT的0-24h的脫水處理中，內源性ABA的積累逐漸增加。ABA敏感性實驗檢測SlARF10是否和ABA信號傳導相關。在35S:mSlARF10-6和WT葉片中，ABA處理可能減少了失水（圖2）。ABA處理的35S:mSlARF10-6中葉片的失水很大程度的下降，將近20%。ABA處理的WT的葉片失水量在脫水處理6h后，比脫水處理6h前還低。35S:mSlARF10-6中失水速度比WT中要高，但是ABA處理后，在脫水處理6h前要比WT中要慢很多。這表明在早期的脫水處理中，ABA在35S:mSlARF10-6葉片中對失水的抑制作用要比WT中要大。
圖(tu)2，不同處理條件(jian)下，葉片的失(shi)水率
3、RNA測序表明(ming)5種(zhong)AQP相關的基(ji)因(yin)，14種(zhong)ABA合成/信號傳導基(ji)因(yin)和2種(zhong)氣孔(kong)發育基(ji)因(yin)，在35S：mSlARF10-6植株中(zhong)明(ming)顯被改變，這一結果被qRT-PCR驗證。用(yong)WT和35S:mSlARF10-6的15個葉片做(zuo)RNA測序，檢(jian)測35S:mSlARF10-6葉片對整體ABA合成(cheng)，信號傳導，和(he)AQP基因(yin)表(biao)達的影響(xiang)。結果發(fa)現在(zai)35S:mSlARF10-6樣本中發(fa)現5個顯著上調的QP基因(yin)，2個ABA合成(cheng)和(he)12個信號/響(xiang)應顯著上調或(huo)下調的基因(yin)（表(biao)1）。
表1，葉片(pian)中差(cha)異性上(shang)調的(de)AQPs，ABA和氣孔發育相關的(de)基因
4、實(shi)驗發現，SlARF10通(tong)過(guo)調節氣孔開合度來緩和失水(shui)現象，增強了ABA合成/信(xin)號(hao)響(xiang)應；也通(tong)過(guo)影響(xiang)氣孔的形成和AQP的表達(da)來影響(xiang)水(shui)的運輸，二者一起協調控制番(fan)茄(qie)葉片的失水(shui)。
構(gou)建互作(zuo)(zuo)反應的(de)網絡圖(tu)，說明(ming)miR160在ARF10在植物水(shui)壓(ya)環境中(zhong)的(de)調控(kong)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)中(zhong)的(de)精(jing)確作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)（圖(tu)3）。該模(mo)式說明(ming)ABA-植物生(sheng)長素(su)相(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)對控(kong)制失水(shui)的(de)影響(xiang)。當(dang)生(sheng)長素(su)信號被激活，Aux/IAA被分解，ARF10被高水(shui)平(ping)轉錄。盡(jin)管ARF10可以通過(guo)ABA合成基因活躍的(de)表達(da)增(zeng)強ABA含量(liang)，通過(guo)ABI5表達(da)增(zeng)強ABA信號，最后導致干(gan)旱是氣孔關閉(bi)。適(shi)當(dang)表達(da)水(shui)平(ping)受miRNA160調控(kong)的(de)ARF10，可能在葉片(pian)發育中(zhong)維(wei)持葉片(pian)水(shui)平(ping)衡和適(shi)應水(shui)壓(ya)中(zhong)有著重要的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。
圖3，針對miR160調控(kong)的ARF10在對葉片失(shi)水(shui)的響應中起(qi)的作用提出了一(yi)種(zhong)互作模式
結論：
1、 mSlARF10的過表達導致葉片變窄(zhai)和更高(gao)的失水率
2、 mSlARF10的過表達通過影響ABA合(he)成和信(xin)號傳導調控氣孔關(guan)閉
3、 mSlARF10的(de)過表(biao)達(da)誘導葉片表(biao)皮的(de)AQP表(biao)達(da)
4、 受miR160調控的SlARF10控制葉片中生長素和ABA對失水現象的響應
