Arnaud Carole, Clément Mathilde, Thibaud Marie-Christine, Javot Hélène, Chiarenza Serge, Delannoy Etienne, Revol Julia, Soreau Paul, Balzergue Sandrine, Block Maryse A, Maréchal Eric, Desnos Thierry, Nussaume Laurent
Aix-Marseille Université, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France (C.A., M.C., M.-C.T., H.J., S.C., J.R., P.S., T.D., L.N.);Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7265 Biologie Végétale and Microbiologie Environnementale, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France (C.A., M.C., M.-C.T., H.J., S.C., J.R., P.S., T.D., L.N.);Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Institut de Biologie Environnementale et de Biotechnologie, Laboratoire de Biologie du Développement des Plantes, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France (C.A., M.C., M.-C.T., H.J., S.C., J.R., T.D., L.N.);Unité Mixte de Recherche Institut National de Recherche Agronomique 1165 Centre National de la Recherche Scientifique 8114, Recherche en Génomique Végétale, Université Evry Val d'Essonne, 91057 Evry cedex, France (E.D., S.B.);Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Institut de Biologie Environnementale et de Biotechnologie, Groupe de Recherche Appliquée à la Phytotechnologie, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France (P.S.); andUnité Mixte de Recherche 5168 Centre National de la Recherche Scientifique, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Institut National de Recherche Agronomique, Grenoble Université, Institut de Recherches en Technologies et Sciences pour le Vivant, Commissariat à l'Energie Atomique-Grenoble, 38054 Grenoble, France (M.A.B., E.M.).
Aix-Marseille Université, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France (C.A., M.C., M.-C.T., H.J., S.C., J.R., P.S., T.D., L.N.);Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7265 Biologie Végétale and Microbiologie Environnementale, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France (C.A., M.C., M.-C.T., H.J., S.C., J.R., P.S., T.D., L.N.);Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Institut de Biologie Environnementale et de Biotechnologie, Laboratoire de Biologie du Développement des Plantes, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France (C.A., M.C., M.-C.T., H.J., S.C., J.R., T.D., L.N.);Unité Mixte de Recherche Institut National de Recherche Agronomique 1165 Centre National de la Recherche Scientifique 8114, Recherche en Génomique Végétale, Université Evry Val d'Essonne, 91057 Evry cedex, France (E.D., S.B.);Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Institut de Biologie Environnementale et de Biotechnologie, Groupe de Recherche Appliquée à la Phytotechnologie, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France (P.S.); andUnité Mixte de Recherche 5168 Centre National de la Recherche Scientifique, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Institut National de Recherche Agronomique, Grenoble Université, Institut de Recherches en Technologies et Sciences pour le Vivant, Commissariat à l'Energie Atomique-Grenoble, 38054 Grenoble, France (M.A.B., E.M.)
Plant Physiol. 2014 Nov;166(3):1479-91. doi: 10.1104/pp.114.248112. Epub 2014 Sep 10.
Inorganic phosphate (Pi) is present in most soils at suboptimal concentrations, strongly limiting plant development. Plants have the ability to sense and adapt to the surrounding ionic environment, and several genes involved in the response to Pi starvation have been identified. However, a global understanding of the regulatory mechanisms involved in this process is still elusive. Here, we have initiated a chemical genetics approach and isolated compounds that inhibit the response to Pi starvation in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Molecules were screened for their ability to inhibit the expression of a Pi starvation marker gene (the high-affinity Pi transporter PHT1;4). A drug family named Phosphatin (PTN; Pi starvation inhibitor), whose members act as partial suppressors of Pi starvation responses, was thus identified. PTN addition also reduced various traits of Pi starvation, such as phospholipid/glycolipid conversion, and the accumulation of starch and anthocyanins. A transcriptomic assay revealed a broad impact of PTN on the expression of many genes regulated by low Pi availability. Despite the reduced amount of Pi transporters and resulting reduced Pi uptake capacity, no reduction of Pi content was observed. In addition, PTN improved plant growth; this reveals that the developmental restrictions induced by Pi starvation are not a consequence of metabolic limitation but a result of genetic regulation. This highlights the existence of signal transduction pathway(s) that limit plant development under the Pi starvation condition.
无机磷酸盐(Pi)在大多数土壤中的浓度都不理想,严重限制了植物的生长发育。植物具有感知和适应周围离子环境的能力,并且已经鉴定出了几个参与对Pi饥饿响应的基因。然而,对这一过程中涉及的调控机制的全面理解仍然难以捉摸。在这里,我们启动了一种化学遗传学方法,并分离出了能够抑制拟南芥(Arabidopsis thaliana)对Pi饥饿响应的化合物。筛选了这些分子抑制Pi饥饿标记基因(高亲和力Pi转运体PHT1;4)表达的能力。由此鉴定出了一个名为Phosphatin(PTN;Pi饥饿抑制剂)的药物家族,其成员作为Pi饥饿响应的部分抑制剂发挥作用。添加PTN还减少了Pi饥饿的各种特征,如磷脂/糖脂转化以及淀粉和花青素的积累。转录组分析揭示了PTN对许多受低Pi可用性调控的基因表达有广泛影响。尽管Pi转运体数量减少,导致Pi吸收能力降低,但未观察到Pi含量的减少。此外,PTN促进了植物生长;这表明Pi饥饿诱导的发育限制不是代谢限制的结果,而是基因调控的结果。这突出了在Pi饥饿条件下限制植物发育的信号转导途径的存在。