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Two Chloroplast Proteins Negatively Regulate Plant Drought Resistance Through Separate Pathways.
Plant Physiology ( IF 6.5 ) Pub Date : 2019-11-27 , DOI: 10.1104/pp.19.01106 Yechun Hong 1, 2 , Zhen Wang 1 , Xue Liu 1 , Juanjuan Yao 1, 2 , Xiangfeng Kong 1, 2 , Huazhong Shi 3 , Jian-Kang Zhu 4, 5
Plant Physiology ( IF 6.5 ) Pub Date : 2019-11-27 , DOI: 10.1104/pp.19.01106 Yechun Hong 1, 2 , Zhen Wang 1 , Xue Liu 1 , Juanjuan Yao 1, 2 , Xiangfeng Kong 1, 2 , Huazhong Shi 3 , Jian-Kang Zhu 4, 5
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Drought is one of the most deleterious environmental conditions affecting crop growth and productivity. Here we report the important roles of a nuclear-encoded chloroplast protein, PsbP Domain Protein 5 (PPD5), in drought resistance in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). From a forward genetic screen, a drought-resistant mutant named ppd5-2 was identified, which has a knockout mutation in PPD5 The ppd5 mutants showed increased H2O2 accumulation in guard cells and enhanced stomatal closure in response to drought stress. Further analysis revealed that the chloroplast-localized PPD5 protein interacts with and is phosphorylated by OST1, and phosphorylation of PPD5 increases its protein stability. Double mutant ppd5-2ost1-3 exhibited phenotypes resembling the ost1-3 single mutant with decreased stomatal closure, increased water loss, reduced H2O2 accumulation in guard cells, and hypersensitivity to drought stress. These results indicate that the chloroplast protein PPD5 negatively regulates drought resistance by modulating guard cell H2O2 accumulation via an OST1-dependent pathway. Interestingly, the thf1-1 mutant defective in the chloroplast protein THF1 displayed drought-resistance and H2O2 accumulation similar to the ppd5 mutants, but the thf1-1ost1-3 double mutant resembled the phenotypes of the thf1-1 single mutant. These results indicate that both OST1-dependent and OST1-independent pathways exist in the regulation of H2O2 production in chloroplasts of guard cells under drought stress conditions. Additionally, our findings suggest a strategy to improve plant drought resistance through manipulation of chloroplast proteins.
中文翻译：
两种叶绿体蛋白通过单独的途径负面调节植物的抗旱性。
干旱是影响作物生长和生产力的最有害的环境条件之一。在这里，我们报告核编码的叶绿体蛋白PsbP域蛋白5（PPD5）在拟南芥（Arabidopsis thaliana）的抗旱性中的重要作用。从向前的遗传筛选中，鉴定出了一种名为ppd5-2的抗旱突变体，该突变体在PPD5中具有敲除突变。ppd5突变体显示出响应于干旱胁迫，保卫细胞中H2O2的积累增加，气孔关闭增强。进一步的分析表明，叶绿体定位的PPD5蛋白与OST1相互作用并被OST1磷酸化，PPD5的磷酸化增加了其蛋白稳定性。双重突变体ppd5-2ost1-3表现出类似于ost1-3单一突变体的表型，气孔闭合性降低，水分损失增加，减少了保卫细胞中的H2O2积累，以及对干旱胁迫的超敏性。这些结果表明，叶绿体蛋白PPD5通过依赖于OST1的途径调节保卫细胞H2O2的积累来负调节干旱抗性。有趣的是，叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。对干旱压力过敏。这些结果表明，叶绿体蛋白PPD5通过依赖于OST1的途径调节保卫细胞H2O2的积累来负调节干旱抗性。有趣的是，叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。对干旱压力过敏。这些结果表明，叶绿体蛋白PPD5通过依赖于OST1的途径调节保卫细胞H2O2的积累来负调节干旱抗性。有趣的是，叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。这些结果表明，叶绿体蛋白PPD5通过依赖于OST1的途径调节保卫细胞H2O2的积累来负调节干旱抗性。有趣的是，叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。这些结果表明，叶绿体蛋白PPD5通过依赖于OST1的途径调节保卫细胞H2O2的积累来负调节干旱抗性。有趣的是，叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在不依赖OST1的途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。
更新日期：2020-01-31
中文翻译：
两种叶绿体蛋白通过单独的途径负面调节植物的抗旱性。
干旱是影响作物生长和生产力的最有害的环境条件之一。在这里，我们报告核编码的叶绿体蛋白PsbP域蛋白5（PPD5）在拟南芥（Arabidopsis thaliana）的抗旱性中的重要作用。从向前的遗传筛选中，鉴定出了一种名为ppd5-2的抗旱突变体，该突变体在PPD5中具有敲除突变。ppd5突变体显示出响应于干旱胁迫，保卫细胞中H2O2的积累增加，气孔关闭增强。进一步的分析表明，叶绿体定位的PPD5蛋白与OST1相互作用并被OST1磷酸化，PPD5的磷酸化增加了其蛋白稳定性。双重突变体ppd5-2ost1-3表现出类似于ost1-3单一突变体的表型，气孔闭合性降低，水分损失增加，减少了保卫细胞中的H2O2积累，以及对干旱胁迫的超敏性。这些结果表明，叶绿体蛋白PPD5通过依赖于OST1的途径调节保卫细胞H2O2的积累来负调节干旱抗性。有趣的是，叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。对干旱压力过敏。这些结果表明，叶绿体蛋白PPD5通过依赖于OST1的途径调节保卫细胞H2O2的积累来负调节干旱抗性。有趣的是，叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。对干旱压力过敏。这些结果表明，叶绿体蛋白PPD5通过依赖于OST1的途径调节保卫细胞H2O2的积累来负调节干旱抗性。有趣的是，叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。这些结果表明，叶绿体蛋白PPD5通过依赖于OST1的途径调节保卫细胞H2O2的积累来负调节干旱抗性。有趣的是，叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。这些结果表明，叶绿体蛋白PPD5通过依赖于OST1的途径调节保卫细胞H2O2的积累来负调节干旱抗性。有趣的是，叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。叶绿体蛋白THF1中有缺陷的thf1-1突变体表现出与ppd5突变体相似的抗旱性和H2O2积累，但thf1-1ost1-3双重突变体与thf1-1单突变体的表型相似。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在不依赖OST1的途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。这些结果表明在干旱胁迫条件下，保卫细胞叶绿体中H2O2产生的调节中既存在OST1依赖性途径，又存在OST1依赖性途径。此外，我们的发现提出了通过操纵叶绿体蛋白来提高植物抗旱性的策略。
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