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研究揭示细胞壁蛋白调控植物耐盐的新机制
日期:2018-12-25 作者:未知 来源:中国科学院 点击:
     12 月 5 日,国际学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所上海植物逆境生物学研究中心朱健康研究组题为 Leucine-rich repeat extensin proteins regulate plant salt tolerance in Arabidopsis 的研究论文。该研究首次报道了细胞壁LRX 蛋白通过与 RALF 多肽以及细胞膜受体类激酶 FER 形成一个元件来调控植物生长和耐盐性。
    细胞壁不仅为细胞提供结构支持和保护,也是细胞感受外界环境胁迫的一个重要场所。细胞壁的完整性对于植物维持生长和抵抗非生物胁迫起非常重要的作用。过去几年的研究已经表明植物中存在感受细胞壁完整性的受体,包括CrRLK1L家族蛋白和 WAK 蛋白,但是植物感受细胞壁完整性的具体机制还不完全清楚。
    细胞壁中存在一类 LRX 蛋白。这类蛋白包含一个能够结合细胞壁多聚糖的extensin 结构域以及一个能够与其它蛋白相互作用的 LRR 结构域。在该项研究中,科研人员发现当把 LRX 蛋白家族中的 LRX3、LRX4 和 LRX5 三个基因同时突变后,植株表现出生长矮小且对盐胁迫非常敏感的表型。通过质谱以及免疫共沉淀的方法发现 LRX 蛋白通过其 LRR 结构域与 RALF22 和RALF23 等多肽相互作用。CrRLK1L 蛋白家族成员中的 FER 蛋白是 RALF 多肽的受体。该研究发现 FER 能够与 RALF22 和 RALF23 直接相互作用。表型分析显示 fer 突变体以及 RALF22 和RALF23 过量表达的转基因植株都表现出生长矮小和对盐胁迫敏感的表型。据此,该论文推断 LRX 蛋白、RALF 多肽和 FER 蛋白形成一个元件来感受细胞壁的完整性,从而调控植物生长和耐盐性。研究还表明在盐胁迫处理后,S1P 蛋白酶能将RALF22 多肽前体切割成成熟的 RALF22 多肽,而成熟的 RALF22 多肽能够诱导 FER蛋白的内吞。这些结果揭示了盐胁迫下 RALF 多肽如何调控 FER 蛋白的活性。这项科研成果将会为培育抗逆高产作物提供新的方向和思路。
    该论文第一作者为植物逆境中心博士赵春钊和普渡大学博士研究生 OmarZayed。该研究受到中科院先导项目的资助。
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