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湖南大學(xué)最新PNAS文章:植物生長信號“接收器”

日期:2016-12-07 08:47:05

 植物細胞被一層“堅固”的細胞壁包裹,細胞伸長需要利用氫離子使細胞壁酸化并松軟才能進行,反之,一旦細胞壁堿化細胞生長就會停止。植物通過多種受體接收外來的信號,進而激發(fā)細胞內(nèi)下游的信號通路,引起相應(yīng)的生理生化響應(yīng),調(diào)整細胞壁的狀況,從而調(diào)節(jié)植物的生長。因此,細胞如何根據(jù)外界環(huán)境信號調(diào)整其生長速率一直是細胞生物學(xué)中最核心的問題之一。細胞伸長是植物調(diào)整其生長速率的最重要途徑,然而植物如何利用相應(yīng)受體接收不同生長信號來調(diào)節(jié)細胞伸長的分子機制尚未完全清楚。

 

近日,湖南大學(xué)于峰課題組及其合作者在2016125日的PNAS上以“A Receptor Kinase Complex Transmits RALF Peptide Signal to Inhibit Root Growth in Arabidopsis”為題,報道了在解析植物生長信號“接收器”上取得的重要進展,發(fā)現(xiàn)了植物多肽激素RALF (快速堿化因子)通過FERONIA/RIPK受體激酶復(fù)合體控制了植物細胞的伸長。

 

受體激酶FERONIA是近年植物學(xué)領(lǐng)域的一個明星分子,其能整合植物內(nèi)、外多種環(huán)境信號,并能對從植物生長到逆境響應(yīng)的多個過程進行調(diào)節(jié)。以前報道顯示FERONIA可能涉及細胞壁的酸堿變化,從而調(diào)節(jié)植物細胞生長和逆境應(yīng)答過程,然而,FERONIA如何引起細胞壁酸堿變化的分子調(diào)控機制依然不清楚。

 

近日,在發(fā)表于PNAS (美國科學(xué)院院刊) 的一篇論文中,于峰及其合作者發(fā)現(xiàn)FERONIA受體激酶通過響應(yīng)RALF信號,進一步招募RIPK受體激酶形成一個植物生長調(diào)節(jié)信號的“接收器”,并啟動FERONIA/RIPK之間的相互磷酸化,實現(xiàn)信號的放大和向下傳導(dǎo),從而抑制氫泵活性,導(dǎo)致細胞壁堿化并最終抑制細胞伸長。

 

值得注意的是,就在今年826日,于峰課題組在PNAS報道了FERONIA通過整合RALF多肽激素和脫落酸(ABA)信號并最終平衡調(diào)整植物細胞在逆境環(huán)境下的生長機制。眾所周知,逆境情況下,植物會產(chǎn)生逆境激素ABA,從而使植物生長受到抑制。于峰課題組發(fā)現(xiàn),在植物正常環(huán)境下發(fā)揮細胞伸長調(diào)節(jié)作用的RALF多肽激素,通過與逆境激素ABA的交叉會話,最終實現(xiàn)了植物在不同生長環(huán)境下的生長速率調(diào)控。

 

FERONIA信號通路在植物界高度保守,是植物生長信號的一個重要“接收器”。其不僅控制了植物的生長、產(chǎn)量及種子大小,還控制了植物在干旱、溫度、金屬離子毒害及蟲害等多種逆境的應(yīng)答,于峰課題組的研究成果將進一步完善FERONIA信號網(wǎng)絡(luò),為FERONIA成為植物分子育種的一個重要的設(shè)計靶標(biāo)提供理論依據(jù)。

 

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