生长素作为植物中最早发现的激素，一直以来都是植物研究领域的热点。生长素直接或间接参于植物几乎所有的生长发育过程。随着生长素受体的发现，生长素调节植物生长发育的分子机制也逐渐被研究。在细胞核内，生长素与其受体TIR1结合后，直接调控基因的表达。最近的研究发现生长素在细胞膜上存在另一受体复合体ABP1/TMK，可以激活小G蛋白信号途径，从而调控细胞骨架的动态结构控制细胞的形态建成。随着ABP1/TMK膜受体复合体的发现，为揭开许多新的生长素作用的分子机制提供了基础。申请人将带领研究团队深入分析ABP1/TMK调控的生长素信号转导途径，研究其精确调控植物器官形成过程中细胞分裂方向的分子机制，探索TMK膜蛋白介导的细胞核内信号转导途径，以及生长素调节植物非生物胁迫反应等的全新分子机制。

Auxin is considered as one of most important hormones in plants that can regulates nearly all aspects of plant growth and development. The molecular mechanism about how auxin regulates plant growth has been the focus of plant research for decades. Previous elegant work identified TIR1/AFB proteins as the auxin receptor that mediates auxin dependent gene expression. Recent study illustrate ABP1/TMK auxin receptor complex on plasma membrane, which can activate ROP GTPase signaling and further regulate cytoskeleton organization. Based on the discovery of ABP1/TMK receptor complex, it provides possibility to solve a lot of unknown mechanism in auxin regulation of plants. The applicant will lead the research team to focus on identifying the molecular mechanisms of ABP1/TMKs mediated auxin signaling, such as how auxin determine cell division orientation during organogenesis,how auxin coordinates TMK mediated signalings on plasma membrane and nucleus, and how auxin regulates plants survive strategies during abiotic stresses.

生长素作为植物最重要的激素调控着植物发育及环境响应的各个过程。在模式植物拟南芥中，生长素在细胞核内被TIR1受体感受之后，通过介导其下游AUX/IAA蛋白的泛素化和蛋白降解，释放IAA蛋白对ARF转录因子的抑制，从而调控基因表达；生长素在细胞膜上能通过膜偶联受体激酶TMK激活小G蛋白信号途径，调控细胞骨架及细胞形态建成。我们的研究主要关注TMK参与的生长素信号途径调控植物生长发育及环境适应的分子机制。主要内容有：1）首次发现了TMK激酶的互作蛋白ABP1存在功能冗余蛋白。通过蛋白质组学的方法我们鉴定了ABP1的功能同源蛋白ABL（ABP1 like），从生化遗传等方法证实了ABP1同ABL一起参与调控生长素信号途径以及植物生长发育。2）揭示了TMK1作为膜受体激酶调控基因转录的新信号途径。TMK1在生长素浓度高的情况下，比如植物顶端弯钩内测，TMK1蛋白C端能被特异性剪切。TMK1C端蛋白能通过磷酸化稳定IAA32/34蛋白，从而抑制基因转录并抑制植物细胞生长。3）阐明了生长素通过TMK4自调控其合成的分子机制，我们的研究发现生长素激活TMK4，TMK4能直接同生长素合成关键酶TAA1互作，通过磷酸化负调控TAA1的酶活性，从而严格控制植物中生长素的浓度。4）阐明了生长素通过小G蛋白调控TOR信号途径从而控制植物分生组织发育的分子机制。在植物地上部分光诱导生长素通过小G蛋白协同葡萄糖激活TOR激酶从而调控分生组织活性；在地下部分，生长素自身通过小G蛋白协同葡萄糖激活TOR激酶从而调控根分生组织活性。综上所述，生长素通过TMK信号途径精确调控植物生长发育的各个方面。