Исследователи раскрыли новый механизм этиленовой сигнализации в корнях риса

Фитогормон этилен играет ключевую роль в росте, развитии растений и реакции на стрессы. У двудольного растения Arabidopsis этиленовый сигнальный путь хорошо изучен: сигнал воспринимается и передается через путь рецептор этилена–CTR1–EIN2–EIN3/EIL1. У полуводного однодольного риса этилен также критически важен для адаптации к гипоксии и регуляции агрономических признаков, но его механизм сигнализации в значительной степени неясен.

Команда под руководством профессоров Чжан Цзиньсун и Чэнь Шоуи из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук раскрыла новый механизм этиленовой сигнализации в корнях риса.

Их лаборатории разработали эффективную систему для идентификации мутантов риса по этиленовой сигнализации. В результате скрининга был выявлен ряд мутантов, названных mao huzi (mhz, «кошачьи усы»), и определены как консервативные, так и новые компоненты этиленовой сигнализации.

Среди них был охарактеризован корнеспецифичный этилен-нечувствительный мутант mhz1. Оказалось, что ген MHZ1 кодирует цитозольную гистидинкиназу OsHK1, гомологичную AHK5 у Arabidopsis. Обычно сигнализация, опосредованная гистидинкиназами, более распространена у бактерий.

Биохимические эксперименты показали, что MHZ1 обладает способностью к аутофосфорилированию по консервативному остатку гистидина и передает фосфорильную группу на OsRR21 через OsAHPs в процессе многоступенчатой фосфореле. Было доказано, что это фосфореле, опосредованное MHZ1, необходимо для регулируемого этиленом роста корней.

Далее выяснилось, что рецептор этилена OsERS2 взаимодействует с MHZ1, подавляя его киназную активность и, как следствие, ингибируя фосфореле. Этот путь OsERS2–MHZ1–фосфореле функционирует частично независимо от консервативного пути OsEIN2–OsEIL1, регулируя ответ на этилен в корнях риса.

Исследование раскрыло новый механизм этиленовой сигнализации в корнях риса, в котором MHZ1 взаимодействует с рецепторами этилена. Это открытие предполагает, что рис, возможно, развил более сложный механизм этиленовой сигнализации по сравнению с Arabidopsis, чтобы адаптироваться к насыщенной водой среде.

Статья под названием "Histidine kinase MHZ1/OsHK1 interacts with ethylene receptors to regulate root growth in rice" была опубликована в журнале Nature Communications 24 января 2020 года.