铝是地壳内含量最丰富的金属元素。在酸性土壤中（pH<5），铝的主要形态为Al3+，微摩尔浓度的铝离子即可破坏植物根系，抑制植物生长，影响根系吸收进而使作物减产。世界上约30%的耕地偏酸性，我国酸性土壤遍及南方15个省区，约占全国耕地面积的21%。铝胁迫被认为是仅次于干旱的第二大非生物胁迫。
在课题组前期的研究中，鉴定出了番茄中铝胁迫耐受关键转录因子SlSTOP1在铝胁迫下发生蛋白积累的重要调控因子SlSZP1，解析了SlSZP1响应铝胁迫并保护SlSTOP1不被SlRAE1降解的分子机制（New Phytologist, 2022）。铝胁迫对植物根系的直接影响是对主根伸长的抑制，而铝胁迫是如何抑制根系伸长的机制仍不明确。
近日，Plant Physiology在线发表了园艺学院郭仰东教授课题组题为“Transcription factor SlSTOP1 regulates Small Auxin-Up RNA Genes for tomato root elongation under aluminum stress”的研究论文。该研究发现Small Auxin-up RNAs (SlSAURs)作为SlSTOP1的靶基因发挥番茄铝胁迫下根系伸长的功能。
该研究通过转录组数据筛选到了响应铝胁迫的并且可能作为SlSTOP1-SlSZP1靶基因的两个生长素响应基因 Small Auxin-up RNAs (SlSAURs)，通过酵母单杂、EMSA、LUC/REN等技术证明了SlSTOP1和SlSZP1通过形成复合体在铝胁迫下协同调控SlSAURs的表达。并且这两个SlSAURs在铝胁迫下发挥功能冗余的作用促进根系伸长。
进一步解析其调控根系伸长的机制发现，SlSAURs蛋白在铝胁迫下通过与D-clade Type 2C Protein Phosphatases （SlPP2C.D）互作抑制其磷酸酶活性，进而解除了它们对质膜质子泵（Plasma membrane H+-ATPase）的抑制，促进了质膜质子泵的活性进而促进了铝胁迫条件下根系的伸长。
该研究由中国农业大学园艺学院郭仰东课题组完成。在读博士董丹慧和在读硕士生邓琪琳为论文共同第一作者。郭仰东教授为论文通讯作者。中国农业大学园艺学院张娜副教授和中国农科院蔬菜花卉研究所张磊副研究员参与了该工作。中国农业大学生物学院郭岩教授和杨永青教授提供了部分载体和菌株。该研究得到国家自然科学基金和北京现代农业产业技术体系等项目资助。
供图、供稿：郭仰东课题组
编辑：张月夕 蒋晓彤
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