Root system development is crucial for optimal growth and yield in plants, especially in sub-optimal soil conditions. The architecture of a root system is environmentally responsive, enabling the plant to exploit regions of high nutrient density whilst simultaneously minimizing abiotic stress. Despite the vital contribution of root systems to the growth of both model and crop species, we know little of the mechanisms which regulate their architecture. One factor which is relatively well understood is the transport of auxin, a plant growth regulator which defines the frequency of lateral root (LR) initiation and the rate of LR outgrowth. Here we describe a search for proteins which regulate RSA by interacting directly with a key auxin transporter, PIN1. The native separation of PIN1 identified several co-purifying proteins. Among them, AZG1 was subsequently confirmed as a PIN1 interactor. AZG1-GFP fusions co-localized with PIN1 in procambium cells of the root meristem. Roots of azg1 plants contained less PIN1 and blocking proteolysis restored PIN1 levels, observations which are consistent with PIN1 being stabilized by AZG1 in the plasma membrane. Furthermore, we show that AZG1 is a cytokinin import protein; accordingly, azg1 plants are insensitive to exogenously applied cytokinin. In wild-type plants, the frequency of LRs falls with increasing salt concentration, a response which is not observed in azg1 x azg2 plants, although their drought response is unimpaired. This report therefore identifies a potential point for auxin:cytokinin crosstalk in the environmentally-responsive determination of root system architecture.

中文翻译：

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生长素转运蛋白PIN1和细胞分裂素转运蛋白AZG1相互作用以调节根系胁迫反应

根系的发育对于植物的最佳生长和产量至关重要，特别是在次优土壤条件下。根系的体系结构对环境敏感，使植物能够利用高养分密度的区域，同时最大程度地减少非生物胁迫。尽管根系对模型和农作物的生长都做出了重要贡献，但我们对调节其结构的机制知之甚少。相对较容易理解的一个因素是生长素的运输，生长素是一种植物生长调节剂，它决定了侧根（LR）起始的频率和LR的生长速率。在这里，我们描述了通过直接与关键生长素转运蛋白PIN1相互作用来调节RSA的蛋白质的搜索。PIN1的天然分离可鉴定出几种共纯化蛋白。其中，AZG1随后被确认为PIN1相互作用体。AZG1-GFP融合体与PIN1共同位于根分生组织的原边细胞中。azg1植物的根中含有较少的PIN1，并且阻断蛋白水解可以恢复PIN1的水平，这与PIN1被质膜中的AZG1稳定的观察结果一致。此外，我们显示AZG1是一种细胞分裂素输入蛋白。因此，azg1植物对外源施加的细胞分裂素不敏感。在野生型植物中，LRs的频率随盐浓度的增加而下降，尽管在干旱条件下没有受到影响，但在azg1 x azg2植物中未观察到这种响应。因此，本报告确定了在环境敏感的根系体系结构确定中生长素：细胞分裂素串扰的潜在要点。AZG1-GFP融合体与PIN1共同位于根分生组织的原边细胞中。azg1植物的根中含有较少的PIN1，并且阻断蛋白水解可以恢复PIN1的水平，这与PIN1被质膜中的AZG1稳定的观察结果一致。此外，我们显示AZG1是一种细胞分裂素输入蛋白。因此，azg1植物对外源施加的细胞分裂素不敏感。在野生型植物中，LRs的频率随盐浓度的增加而下降，尽管在干旱条件下没有受到影响，但在azg1 x azg2植物中未观察到这种响应。因此，本报告确定了在环境响应性确定根系统体系结构中生长素：细胞分裂素串扰的潜在点。AZG1-GFP融合体与PIN1共同位于根分生组织的原边细胞中。azg1植物的根中含有较少的PIN1，并且阻断蛋白水解可以恢复PIN1的水平，这与PIN1被质膜中的AZG1稳定的观察结果一致。此外，我们显示AZG1是一种细胞分裂素输入蛋白。因此，azg1植物对外源施加的细胞分裂素不敏感。在野生型植物中，LRs的频率随盐浓度的增加而下降，尽管在干旱条件下没有受到影响，但在azg1 x azg2植物中未观察到这种响应。因此，本报告确定了在环境敏感的根系体系结构确定中生长素：细胞分裂素串扰的潜在要点。azg1植物的根中含有较少的PIN1，并且阻断蛋白水解可以恢复PIN1的水平，这与PIN1被质膜中的AZG1稳定的观察结果一致。此外，我们显示AZG1是一种细胞分裂素输入蛋白。因此，azg1植物对外源施加的细胞分裂素不敏感。在野生型植物中，LRs的频率随盐浓度的增加而下降，尽管在干旱条件下没有受到影响，但在azg1 x azg2植物中未观察到这种响应。因此，本报告确定了在环境敏感的根系体系结构确定中生长素：细胞分裂素串扰的潜在要点。azg1植物的根中含有较少的PIN1，并且阻断蛋白水解可以恢复PIN1的水平，这与PIN1被质膜中的AZG1稳定的观察结果一致。此外，我们显示AZG1是一种细胞分裂素输入蛋白。因此，azg1植物对外源施加的细胞分裂素不敏感。在野生型植物中，LRs的频率随盐浓度的增加而下降，尽管在干旱条件下没有受到影响，但在azg1 x azg2植物中未观察到这种响应。因此，本报告确定了在环境敏感的根系体系结构确定中生长素：细胞分裂素串扰的潜在要点。因此，azg1植物对外源施加的细胞分裂素不敏感。在野生型植物中，LRs的频率随盐浓度的增加而下降，尽管在干旱条件下没有受到影响，但在azg1 x azg2植物中未观察到这种响应。因此，本报告确定了在环境敏感的根系体系结构确定中生长素：细胞分裂素串扰的潜在要点。因此，azg1植物对外源施加的细胞分裂素不敏感。在野生型植物中，LRs的频率随盐浓度的增加而下降，尽管在干旱条件下没有受到影响，但在azg1 x azg2植物中未观察到这种响应。因此，本报告确定了在环境敏感的根系体系结构确定中生长素：细胞分裂素串扰的潜在要点。