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AtPRK2 Promotes ROP1 Activation via ropgefs in the Control of Polarized Pollen Tube Growth

Molecular Plant 2013年第4期6卷 1187-1201页

作者： Fang Chang Ying Gu Hong Ma Zhenbiao Yang State Key Laboratory of Genetic Engineering Institute of Plant Biology School of Life Sciences Fudan University Shanghai 200433 China National Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry China Agricultural University Beijing 100094 China Center for Plant Cell Biology and Department of Botany and Plant Sciences University of California Riverside CA 92521 USA Present address: Department of Biochemistry and Molecular Biology Pennsylvania State University University Park PA 16802 USA Center for Evolutionary Biology School of Life Sciences Fudan University Shanghai 200433 China

The ROP1 GTPase-based signaling network controls tip growth in Arabidopsis pollen tubes. Our previous studies imply that ROP1 might be directly activated by ropgef1, which belongs to a plant-specific family of Rho guanine nucleotide exchange factors （ropgefs） and in turn may be activated by an unknown factor through releasing ropgefI＇s auto-inhibition. In this study, we found that ropgef1 forms a complex with ROP1 and AtPRK2, a receptor-like protein kinase previously shown to interact with ropgefs. AtPRK2 phosphorylated ropgef1 in vitro and the atprkl,2,5 tri- ple mutant showed defective pollen tube growth, similar to the phenotype of the ropgef1,9,12,14 quadruple mutant. Overexpression of a dominant negative form of AtPRK2 （DN-PRK2） inhibited pollen germination in Arabidopsis and reduced pollen elongation in tobacco. The DN-PRK2-induced pollen germination defect was rescued by overexpressing a constitutively active form of ropgef1, ropgef1（90-457）, implying that ropgef1 acts downstream of AtPRK2. Moreover, AtPRK2 increased ROP1 activity at the apical plasma membrane whereas DN-PRK2 reduced ROP1 activity. Finally, two mutations at the C-terminal putative phosphorylation sites of ropgef1 （ropgef1S460A and ropgef1S480A） eliminated the function of ropgef1 in vivo. Taken together, our results support the hypothesis that AtPRK2 acts as a positive regula- tor of the ROP1 signaling pathway most likely by activating ropgef1 through phosphorylation.

关键词： AtPRK2 ropgef1 ROP GTPase auto-inhibition polarity growth.

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