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谢旗研究组应邀发表植物平衡生长发育与逆境应答的分子机制综述

  由于固着生长的特性,植物不能像动物一样有效躲避外界的不利因素。因此,其生长发育会受到各种逆境胁迫的影响。而对这些逆境胁迫及时、有效地响应,是植物的存活的前提。植物激素脱落酸(Abscisic acid, ABA)被称为“逆境激素”,广泛参与植物的干旱、冷和盐等逆境胁迫的应答过程。同时,油菜素内酯(Brassinosteroid, BR)信号途径参与细胞分裂等过程,控制植物的生长和发育。探索两条重要的通路间的信号交叉互作,可以更好地理解植物如何在生长发育和逆境胁迫响应之间进行的切换以维持生机。近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗研究员应邀在Plant Cell and Environment杂志撰写的综述性文章“Balancing growth and adaptation to stress: crosstalk between brassinosteroid and abscisic acid signaling”,对这一过程进行了详细阐述,并讨论了亟待解决的问题和未来研究方向。 

 

  通过对ABABR信号通路信号交叉的分子机制进行总结发现,二者主要以拮抗的方式互相调控。即在受到逆境胁迫时,植物会激活ABA信号而在一定程度上抑制BR信号介导的生长发育过程;而BR信号也可以抑制ABA信号,以保证非胁迫条件下,植物正常的生长发育进程。且发现ABABR之间的相互调控发生在多个层面。首先,二者能够通过调控ABI3ABI5BZR1等转录因子的表达或者活性,在转录水平上发生广泛的信号交流;其次,二者通过调控重要蛋白质修饰如磷酸化、去磷酸化和泛素化等修饰,进而改变其活性或者稳定性,在蛋白翻译后修饰水平上进行调控。最终,多层面和多方式的调控以及二者与其他激素信号之间的广泛交流共同形成了复杂的调控网络,使植物能够维持生长发育和逆境胁迫响应之间的动态平衡。文章还比较了模式植物和作物在ABABR信号通路信号交叉调控的异同点,为兼具抗逆特性和高产性状的作物改良提供了一定指导。 

 

图:ABABR信号通路间的交错互作调控机制 

  相关综述和观点于2020715日发表 (DOI:10.1111/pce.13846)。谢旗研究组博士生王茜为该论文第一作者,谢旗研究员和于菲菲助理研究员为通讯作者。本项工作得到了科技部蛋白质重大专项和自然科学基金委项目资助。