《Cell | 多肽 REF1 是促进植物再生的局部伤口信号》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-05-26
  • 2024年5月22日,中国科学院遗传与发育生物学研究所等机构的研究人员在 Cell期刊发表了题为Peptide REF1 is a local wound signal promoting plant regeneration的文章。

    植物经常受伤,并进化出非凡的再生能力来愈合伤口。然而,引发再生反应的伤口信号尚未确定。

    该研究通过对一个在伤口诱导防御和再生方面都有缺陷的番茄突变体的特征描述,证明了在番茄中,一种植物诱导肽(Pep)--REGENERATION FACTOR1(REF1)--作为一种不依赖于系统蛋白的局部伤口信号,主要调节局部防御反应和对伤口的再生反应。研究人员进一步确定了 PEPR1/2 ORTHOLOG RECEPTOR-LIKE KINASE1(PORK1)是感知 REF1 信号以促进植物再生的受体。REF1-PORK1 介导的信号通过激活伤口诱导脱落 1(WIND1)促进再生,WIND1 是植物伤口诱导细胞重编程的主调节因子。

    因此,REF1-PORK1 信号转导代表了一种保守的植物细胞因子途径,可启动、放大和稳定信号级联,从而协调伤口触发的器官再生。应用 REF1 提供了一种简单的方法来提高顽固作物的再生和转化效率。

  • 原文来源:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00466-5
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  • 《昆明植物所等解析聚天冬氨酸促进植物富集重金属镉的机制》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-01-07
    • 重金属镉(Cd)对生物体而言是一种有毒元素,耕地土壤中的Cd严重威胁着人类健康,去除污染土壤中的Cd是保证土壤长期安全利用的必要措施。植物提取是利用Cd高(超)富集植物将土壤中的Cd吸收和转运至地上部分,通过收获植物材料进行无害化、资源化处理的一种修复土壤Cd污染的绿色技术。除了植物对Cd的吸收和富集能力,植物提取效率与土壤条件也密切相关:一方面,土壤中的有效营养影响植物的生长;另一方面,土壤中Cd的有效性直接决定植物对Cd的吸收效率。因此,可以利用一些土壤改良剂提高土壤中矿质元素或重金属的生物有效性来强化植物提取效率。 聚天冬氨酸(PASP)是一种可完全降解的天然聚合物,在农业和环境领域有广泛的应用。研究发现PASP能有效强化植物对土壤中重金属的提取效率,但前期普遍认为PASP通过螯合作用直接活化了土壤中的重金属或营养元素,而忽略了PASP与其他土壤因子(特别是土壤微生物)的相互作用是否会对植物富集重金属产生影响。为了从相关机制中进一步发掘强化植物提取Cd效率的方法,中国科学院昆明植物研究所和云南师范大学研究人员以Cd高富集植物鬼针草(Bidens pilosa L.)为研究对象,对以上问题展开了研究。 研究人员发现土壤添加3g kg-1和6g kg-1的PASP不仅显著(P < 0.05)增加了鬼针草的生物量,也显著(P < 0.05)促进了鬼针草对Cd的吸收(图1),最终使得鬼针草对Cd的提取效率(地上部分总Cd富集量)分别提高了46.4%和76.4%。对植物根际土壤的元素含量分析表明PAPS处理明显改变了(P < 0.05)土壤元素的有效性,从而有效促进了植物对Cd和营养元素的摄入。除了PASP对元素的直接螯合作用,该研究发现PAPS处理使植物根际募集了多种植物促生菌(图2),这些植物促生菌能通过多种机制促进Cd胁迫下鬼针草的生长和活力,同时一些植物促生菌也能通过分泌有机酸、铁载体等物质间接活化土壤中Cd和营养元素。其中,一些具有解钾(K)功能的植物促生菌可能和PASP一起使得土壤有效K含量增加3.7~21.7倍,除了作为植物营养,有效K的增加可能也对植物富集Cd具有重要的调节作用。此外,植物生理和代谢组分析发现鬼针草叶片中抗氧化酶、氨基酸、有机酸和脂类参与的多种解毒过程被显著(P < 0.05)诱导,这是鬼针草在Cd摄入显著增加的情况下维持生长的内在基础。 以上结果表明PASA通过重塑植物根际环境(特别是微生物群落组成)和调节植物代谢过程来促进鬼针草的生长和对Cd的富集。该研究促进了对土壤螯合剂强化植物提取效率的机制的认识,为螯合剂和植物促生菌联合强化植物提取效率提供了理论指导。研究结果以Polyaspartic acid enhances the Cd phytoextraction efficiency of Bidens pilosa by remolding the rhizospheric environment and reprogramming plant metabolism为题发表在Chemosphere上。相关研究工作得到中国科学院青年创新促进会和云南省基础研究计划重点项目等的支持。
  • 《分子植物卓越中心揭示绿光通过调控油菜素甾醇信号促进植物伸长》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-02-08
    • 2月1日,The Plant Cell在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员刘宏涛团队题为Green means go: Green light promotes hypocotyl elongation via Brassinoteroid signaling的研究论文。该研究揭示了绿光在调控植物发育中的功能,并发现绿光通过调控内源激素油菜素甾醇信号通路从而调控植物发育。   绿光占可见光能量的一半以上。植物令人愉悦的绿色是由其对绿光的反射造成的,可能给人一种印象,即绿光对植物来说无足轻重。研究表明,尽管绿叶比红光或蓝光反射更多的绿光,但绿叶仍吸收约10%-50%的绿光。之前有研究报道,绿光参与调节高等绿色植物的生长和发育,但其中一些结果相互矛盾,有研究认为绿光和红光、蓝光、远红光一样抑制伸长,也有研究认为绿光能促进伸长。绿光如何调节植物生长,为什么之前不同研究获得完全相反的结果,尚未可知。   商用绿色LED光源都会发出少量蓝光或红光。该研究团队结合滤光片制作出不含有红光或蓝光的纯绿光光源,发现与蓝光、红光、远红光或UV-B光抑制下胚轴伸长不同,绿光促进而不是抑制拟南芥和其他多种植物的下胚轴伸长。进一步的研究发现,植物目前已知的光受体光敏素、隐花素、向光素等都不能作为绿光受体介导绿光促进下胚轴伸长,暗示有新的光受体存在并介导绿光信号转导。该研究发现内源激素油菜素甾醇信号通路参与绿光信号转导。BES1是油菜素甾醇信号转导中的关键转录因子,绿光能促进BES1的DNA结合活性,从而调控基因转录以促进下胚轴伸长。这些结果表明,绿光作为重要的环境信号促进下胚轴伸长。被其他植物遮挡的植物感受到的红光和蓝光大大减少,而绿光较多(上层叶片吸收较多红光和蓝光,而绿光较少),绿光可作为遮荫信号,促进伸长,使植物能够适应遮荫环境。   相关研究工作得到国家自然科学基金委、中国科学院等项目的资助。