ZMCRK1は、血漿膜H+-ATPase ZMMHA2のリン酸化による干ばつストレスに対するトウモロコシの反応を負に調節します

干ばつは作物の成長と収穫に大きな影響を与えます。気孔調節は、干ばつストレスに対する植物の反応に重要な役割を果たします。光活性化血漿膜局在プロトンATPase（PM H+-ATPase）は、主に気孔の開口部を促進しました。アブシジ酸（ABA）は、干ばつストレス中の気孔閉鎖において支配的な役割を果たします。PM H+-ATPaseがABA誘発性気孔閉鎖の調節にどのように関与しているかは明らかではありません。カルシウム依存性プロテインキナーゼ関連のキナーゼ1（ZmCRK1）、およびその変異体ZmCRK1は、隔離された葉のゆっくりした水損失、干ばつストレス後の高層速度、およびABAによって誘発される気孔閉鎖に対する感受性を示すことがわかりました。Zmcrk1の過剰発現ラインは反対です。Zmcrk1は、トウモロコシPM H+-ATPase ZMMHA2と相互作用しました。ZMCRK1はSer-901でZmmha2をリン酸化し、そのプロトンポンプ活性を阻害しました。ZMCRK1過剰発現系統とZMMHA2変異体はH+ -ATPase活性が低く、ABA誘導H+流出障害をもたらしました。まとめると、我々の研究は、ZMCRK1がZMMHA2の活性を阻害することによりトウモロコシの干ばつストレス反応を負に調節することを示しています。ZmCRK1の発現レベルを低下させると、水欠損下での収量損失を減らす可能性があります。

Drought severely affects crop growth and yields. Stomatal regulation plays an important role in plant response to drought stress. Light-activated plasma membrane-localized proton ATPase (PM H+-ATPase) mainly promoted the stomatal opening. Abscisic acid (ABA) plays a dominant role in the stomatal closure during drought stress. It is not clear how PM H+-ATPase is involved in the regulation of ABA-induced stomatal closure. We found that a CALCIUM-DEPENDENT PROTEIN KINASE RELATED KINASE 1 (ZmCRK1), and its mutant zmcrk1 exhibited slow water loss in detached leaves, high-survival rate after drought stress, and sensitivity to stomatal closure induced by ABA. The ZmCRK1 overexpression lines are opposite. ZmCRK1 interacted with the maize PM H+-ATPase ZmMHA2. ZmCRK1 phosphorylated ZmMHA2 at the Ser-901 and inhibited its proton pump activity. ZmCRK1 overexpression lines and zmmha2 mutants had low H+-ATPase activity, resulting in impaired ABA-induced H+ efflux. Taken together, our study indicates that ZmCRK1 negatively regulates maize drought stress response by inhibiting the activity of ZmMHA2. Reducing the expression level of ZmCRK1 has the potential to reduce yield losses under water deficiency.