《Cell | 植物细胞外果胶-RALF相分离介导FERONIA全局信号传导功能》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-01-04
  • 2023年12月28日,麻省大学的研究人员在Cell发表题为Extracellular pectin-RALF phase separation mediates FERONIA global signaling function的文章。

    FER及其共受体LLG1(LORELEI-LIKE糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白[GPI-AP]1)深刻影响了整个植物生命周期的广泛过程。与它们的肽配体快速碱化因子(RALF)一起发挥作用, RALF-FER-LLG1信号模块与生长调节有关,并与多种主要激素调节过程交叉,和对环境胁迫的反应,如高盐度、高光和病原体。

    FER细胞质结构域直接与鸟嘌呤交换因子相互作用,激活RAC/ROP(植物的RHO GTP酶),并发出烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶依赖性活性氧(ROS)产生的信号。与动物和酵母中的RHO GTP酶类似,RAC/ROP是控制植物中众多信号通路的主要分子开关,ROS是无处不在的第二信使。这种核心的FER-LLG1-RAC/ROP-ROS信号通路允许广泛的功能多样化,从极化细胞生长到雄性-雌性相互作用。FER还影响细胞质和细胞核途径的复杂网络,包括由光敏色素控制的过程,光敏色素是生长和发育的光感受器和关键调节器。然而,关于FER-LLG1如何实现其广泛功能范围的总体观点尚不清楚。

    该研究证明RALF与细胞壁多糖果胶结合。它们相分离并将FER和LLG1募集到果胶-RALF-FER-LLG1缩合物中,以启动RALF触发的细胞表面反应。研究人员进一步表明,两个经常遇到的环境挑战,即升高的盐度和温度,触发了RALF-果胶相分离、混杂的受体聚集和大量的内吞作用,这一过程对于从应激诱导的生长停滞中恢复至关重要。该研究的结果支持RALF果胶相分离介导细胞外骨架机制,广泛激活FER-LLG1依赖性细胞表面反应,介导FER在植物生长和存活中的整体作用。

相关报告
  • 《Science | 蛋白-肽-多糖相互作用介导植物细胞壁的形成与扩增》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2023-11-13
    • 本文内容转载自“ BioArt植物”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/9gezzTNEEjLk8Xpfc3DSTA 2023年11月9日,瑞士洛桑大学与法国巴黎萨克雷大学的研究人员在Science发表题为Plant cell wall patterning and expansion mediated by protein-peptide-polysaccharide interaction的研究论文。该研究使用拟南芥花粉管为模型系统,证明了RAPID ALKALINIZATION FACTOR 4 (RALF4)与LEUCINE-RICH REPEAT EXTENSIN8(LRX8)形成异四聚体,通过RALF4的多阳离子表面以电荷依赖的方式特异性地与去甲基化果胶相互作用,该过程是形成细胞壁的关键。 植物细胞壁由纤维素微纤维和果胶等基质聚合物组成,细胞壁多糖组装成特定的模式是植物生长发育所必需的。一直以来,植物细胞壁单体如何形成一个可生长发育的细胞壁的模式是植物生物学的核心问题。细胞扩增需要快速的反馈信号严格控制,这些信号相互协作调控细胞壁形成,避免细胞壁完整性的丧失,而该过程中通过去甲基化调节多聚半乳糖醛酸电荷发挥关键作用,但具体的分子机制尚未明晰。 该研究证明了RALF4在细胞壁形成过程中的信号及结构的双重作用。LRX8-RALF4复合物不仅作为信号分子,还作为细胞壁的组成成分,结合并凝聚果胶等细胞壁多糖形成网状结构,并在花粉管生长过程中保持细胞壁的完整和可扩展性。该研究可能为揭示蛋白-多糖相互作用在细胞壁结构和功能中的其他作用提供灵感。
  • 《植物所在植物生殖细胞演化研究方面获进展》

    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2024-10-28
    •     有性生殖是生物适应复杂多变环境的重要方式,也是物种延续与生物多样性形成的关键。生殖细胞即雌、雄配子的产生是生物完成有性生殖的前提。长期以来,植物生殖细胞研究聚焦于孢子体世代占优势的种子植物类群,但在以配子体为主世代的苔藓植物中,生殖细胞发生和发育机制研究不足,限制了科学家对陆地植物生殖细胞演化机制和规律的认识。     中国科学院植物研究所徐波研究组及合作者发现了调控地钱生殖系细胞命运决定的关键因子——GERMLINE?IDENTITY?DETERMINANT(MpGLID)。该基因功能缺失导致无法形成生殖系细胞,但不影响营养生长和生殖结构的分化。MpGLID基因的异位表达,在叶状体中诱导产生具有生殖系细胞特征的细胞团。     进一步,研究发现,调控地钱生殖器官发育起始的关键因子BONOBO通过直接结合MpGLID启动子区正向调控其表达,介导地钱生殖系细胞身份决定。研究通过对BNB-GLID遗传模块进行演化分析发现,陆地植物最近的共同祖先已演化出介导生殖系细胞身份建立的BNB-GLID调控模块,并在苔藓植物中得到保留。同时,在陆地植物后续的演化过程中,随着单倍体世代被逐渐压缩,这一模块发生精简。也就是说,GLID在配子体世代中的功能丢失,并在孢子体世代中发生功能分化被招募调控绒毡层发育,而BNB在配子体世代中的功能则被保留。     与当前的普遍认知不同,该研究发现了调控生殖系细胞命运决定的遗传机制在陆地植物中并不保守,并提出了雌雄配子演化的新观点。这为探讨陆地植物生殖细胞演化和花粉起源提供了新见解,并为基因新功能化是植物孢子体世代复杂化的重要方式提供了例证。     近期,相关研究成果在线发表在《植物细胞》(The Plant Cell)上。研究工作得到国家自然科学基金创新研究群体项目等的支持。