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Phosphorylation of a wheat aquaporin at two sites enhances both plant growth and defense

Molecular Plant 2022年第11期15卷 1772-1789页

作者： Kai Lu Xiaochen Chen Xiaohui Yao Yuyan An Xuan Wang Lina Qin Xiaoxu Li Zuodong Wang Shuo Liu Zhimao Sun Liyuan Zhang Lei Chen Baoyan Li Baoyou Liu Weiyang Wang Xinhua Ding Yonghua Yang Meixiang Zhang Shenshen Zou Hansong Dong College of Plant Protection State Key Laboratory of Crop BiologyQilu CollegeShandong Agricultural UniversityTaian 271018China College of Life Sciences Shaanxi Normal UniversityXi’an 710019China Institute of Plant Molecular Biology State Key Laboratory of Pharmaceutical BiotechnologySchool of Life SciencesNanjing UniversityNanjing 210023China nstitute of Plant Protection&Resource and Environment Yantai Academy of Agricultural SciencesYantai 265599China

Eukaryotic aquaporins share the characteristic of functional multiplicity in transporting distinct substrates and regulating various processes,but the underlying molecular basis for this is largely unknown.Here,we report that the wheat(Triticum aestivum)aquaporin TaPIP2;10 undergoes phosphorylation to promote photosynthesis and productivity and to confer innate immunity against pathogens and a generalist aphid pest.In response to elevated atmospheric CO_(2)concentrations,TaPIP2;10 is phosphorylated at the serine residue S280 and thereafter transports CO_(2)into wheat cells,resulting in enhanced photosynthesis and increased grain yield.In response to apoplastic H_(2)O_(2) induced by pathogen or insect attacks,TaPIP2;10 is phosphorylated at S121 and this phosphorylated form transports H_(2)O_(2) into the cytoplasm,where H_(2)O_(2)intensifies host defenses,restricting further attacks.Wheat resistance and grain yield could be simultaneously increased by TaPIP2;10 overexpression or by expressing a TaPIP2;10 phosphomimic with aspartic acid substitutions at S121 and S280,thereby improving both crop productivity and immunity.

关键词： aquaporin phosphorylation gating photosynthesis immunity growth-defense tradeoffs

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