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本研究的主要作者包括Sun Ho Kim、Shah Hussain、Huyen Trang Thi Pham、Ulhas Sopanrao Kadam、Sunghwa Bahk、Zakiyah Ramadany、Jeongwoo Lee、Young Hun Song、Kyun Oh Lee、Jong Chan Hong和Woo Sik Chung。研究由韩国庆尚国立大学（Gyeongsang National University）的应用生命科学部门（Division of Applied Life Science）和植物分子生物学与生物技术研究中心（Plant Molecular Biology and Biotechnology Research Center）以及首尔国立大学（Seoul National University）的应用生物与化学系（Department of Applied Biology and Chemistry）共同完成。该研究于2024年9月6日发表在《Plant Physiology》期刊上，论文标题为“Phosphorylation of auxin signaling repressor IAA8 by heat-responsive MPKs causes defective flower development”。
本研究的科学领域为植物生理学，特别是植物对热胁迫的响应机制。全球气候变暖对农业生产力构成了严重威胁，尤其是热胁迫对植物生长和繁殖的负面影响。尽管已知热胁迫会抑制植物生长素（auxin）的合成和信号传导，从而导致花发育缺陷，但其分子机制尚不明确。本研究旨在揭示热胁迫如何通过有丝分裂原活化蛋白激酶（MPKs）对生长素信号抑制因子IAA8的磷酸化作用，进而影响花发育的分子机制。
研究使用了拟南芥（Arabidopsis thaliana）作为模式植物，并构建了过表达IAA8野生型（IAA8wt ox）、非磷酸化突变体（IAA8aaa ox）和磷酸化模拟突变体（IAA8ddd ox）的转基因植株。此外，还使用了MPK3和MPK6的突变体植株。所有植株在正常和热胁迫条件下（29°C）进行培养，以观察花发育的变化。
通过体外pull-down实验、酵母双杂交实验和荧光互补成像（LUC）实验，验证了IAA8与MPK3、MPK4和MPK6之间的物理相互作用。随后，利用体外激酶实验和Phos-tag凝胶迁移实验，证实了MPKs对IAA8的磷酸化作用，并确定了IAA8的磷酸化位点（S74、T77和S135）。
通过RT-qPCR和免疫印迹实验，检测了转基因植株中IAA8的转录和蛋白水平。结果表明，IAA8ddd ox植株在正常条件下IAA8蛋白水平显著升高，表明磷酸化模拟突变体具有更高的稳定性。随后，对转基因植株的花器官长度、种子产量等表型进行了详细测量，发现IAA8ddd ox植株表现出明显的花发育缺陷，包括花器官缩短和种子产量减少。
通过细胞游离蛋白降解实验和体内泛素化实验，研究了MPK介导的磷酸化对IAA8稳定性的影响。结果表明，磷酸化抑制了IAA8的多泛素化，从而增加了其稳定性。此外，还发现MPK3和MPK6在热胁迫条件下对IAA8的稳定性具有冗余调控作用。
通过RT-qPCR和染色质免疫沉淀（ChIP）实验，分析了IAA8磷酸化对花发育相关基因（如bZIP和MYB基因）转录的影响。结果显示，IAA8磷酸化抑制了bZIP28和bZIP60的表达，但诱导了MYB21、MYB24和MYB108的表达，从而导致了花发育缺陷。
本研究揭示了热胁迫通过MPK介导的IAA8磷酸化抑制花发育的分子机制。具体而言，热胁迫激活MPKs，MPKs磷酸化IAA8，抑制其多泛素化，从而增加其稳定性。稳定的IAA8抑制了bZIP基因的表达，同时诱导了MYB基因的表达，最终导致花发育缺陷。这一发现为理解植物在热胁迫下的发育调控提供了新的分子机制，并为培育耐热作物提供了潜在的基因编辑靶点。
本研究还通过计算机模拟分析了IAA8磷酸化后的构象变化，进一步支持了磷酸化抑制IAA8多泛素化的分子机制。此外，研究还比较了IAA8磷酸化模拟突变体与功能获得突变体的表型差异，揭示了MPK-IAA8模块在花发育中的特异性调控作用。
这篇报告详细介绍了研究的背景、方法、结果和结论，为植物生理学领域的研究者提供了全面的参考。