时间: 2024-07-03 14:07:28 | 作者: 松香树脂
Ca2+是真核细胞内重要的第二信使。当植物感受到外界环境变化时，会发生时空特异的Ca2+信号，不同钳制所引起的Ca2+信号在时刻、频率和幅度上都会有不同程度的差异。这些Ca2+信号会被Ca2+感受器辨认并解码，从而激活下流前期呼应基因的表达或相关通道蛋白的活性，终究发生特异性呼应。Ca2+信号在植物的成长发育、 养分代谢、窘境钳制以及防御反应等过程中均具有无足轻重的效果。
锰是植物成长发育的必需微量元素之一。在pH值较高的碱性土壤和钙质土壤，植物可吸收使用的锰削减，导致植物缺锰。现在关于锰转运的研讨多集中于转运体的开掘及功用验证，对上游的调控机制却知之甚少。2021年5月份该课题组发现高锰钳制会激起Ca2+信号，从而激活Ca2+感受器CPKs宗族中的CPK4/5/6/11，并经过磷酸化MTP8的第31位和32位丝氨酸激活其转运活性，终究将细胞质中剩余锰离子转运进液泡内，进步植物耐受锰毒害的才能 (Zhang et al., 2021)。此外，该课题组在2021年11月又发现Ca2+感受器CBL2/3-CIPK3/9/26复合体经过磷酸化MTP8的第35位丝氨酸来按捺其转运活性，与CPK4/5/6/11拮抗调控植物锰稳态，植物借此完成成长和窘境的最佳平衡 (Ju et al., 2022)。
近来，该课题组最新研讨之后发现，低锰钳制沉痛触发一种长时刻的Ca2+信号振动，且在根的伸长区（EZ）呼应最为激烈（图1）。经过蛋白互作挑选的手法，该研讨之后发现很可能是钙依赖性蛋白激酶CPK21和CPK23与定位在质膜上的锰转运体NRAMP1互作来呼应这种长时刻的Ca2+信号振动。
进一步经过CRISPR/Cas9技能构建的cpk21/23双突变体在低锰钳制下表现出灵敏表型，而CPK23的过量表达则增强了植物对低锰钳制的耐受性。经过磷酸化试验，发现CPK21/23沉痛磷酸化润饰锰转运体NRAMP1蛋白的Ser20和Thr498位点。最终，经过生物化学剖析、低锰灵敏酵母转运剖析和转基因株系的表型剖析证明了Thr498关于NRAMP1的锰转运活性至关重要。
综上所述，该研讨发现了Ca2+-CPK21/23-NRAMP1调控途径是植物呼应低锰钳制的重要机制（图2）。该研讨加深了对Ca2+信号调控植物锰稳态的了解，并为往后碱性土壤上的低锰窘境应对研讨和农作物遗传改进奠定了坚实的根底。
西北农林科技大学生命科学学院博士生傅大利，副教授张振乾以及德国明斯特大学的Lukas Wallrad为本文一起榜首作者。西北农林科技大学生命科学学院的王存教授为论文通讯作者，德国明斯特大学的Jörg Kudla为一起通讯作者。德国哈勒大学的Edgar Peiter和雨后初霁农业科学院生物技能研讨所王磊研讨员参加了此项研讨的指导工作。该论文得到了国家自然科学基金、雨后初霁博士后科学基金和陕西省自然科学基金等项目的赞助。
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