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    TPC|遗传发育所农业资源研究中心与中国农业科学院研究团队在植物干旱信号转导方面获进展


      干旱及盐碱等引起的渗透胁迫是限制农作物生长速度与产量的关键因素之一。目前,植物细胞如何感知外界环境的渗透变化并做出适应性响应的早期机制尚不清楚。

       遗传发育所农业资源研究中心与中国农业科学院研究团队在《植物细胞》(The Plant Cell)上发表题目为“The osmotic stress–activated receptor-like kinase DPY1 mediates SnRK2 kinase activation and drought tolerance in Setaria”的研究论文。揭示了DPY1在感知渗透势变化及信号转导中具有关键作用,为该领域研究提供了重要信息。

      

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      谷子(Setaria italica)起源于我国黄河流域,是最早被驯化和栽培的作物之一。谷子及其野生种青狗尾草因基因组小、易于转化、生育期短且繁殖系数高,正在快速成为禾本科C4作物遗传研究的模式植物。中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心赵美丞研究组以谷子为模式研究体系,揭示了DPY1在感知渗透势变化及信号转导中具有关键作用,为该领域研究提供了重要信息。     

      前期研究在谷子中克隆了一个膜蛋白受体激酶DPY1。研究在利用LC-MS/MS筛选DPY1的互作蛋白时发现SnRK2激酶家族成员SAPK6及其上游特异的B4家族RAF20激酶是DPY1的互作蛋白(而DPY1在体外不能直接磷酸化二者),暗示了DPY1参与了渗透胁迫信号;激酶实验表明渗透胁迫/干旱可以显著增加DPY1的磷酸化并持续激活其激酶活性;基于TMT标记的蛋白磷酸化组分析发现DPY1的缺失会导致超50%的渗透胁迫响应磷酸化位点失去响应,其中包含SnRK2家族的SAPK6,此外,SAPK6的干旱/高渗激活依赖于DPY1;遗传学及转录组分析证实SAPK6位于DPY1下游参与谷子渗透胁迫信号转导及抗旱响应,且该过程很大程度不依赖DPY1介导的BR信号。该研究鉴定了一个对渗透胁迫信号转导起关键作用的膜蛋白受体激酶,并将核心响应激酶SnRK2的激活关联到细胞膜。

      

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      DPY1介导的干旱信号转导模式图

      原文链接:https://doi.org/10.1093/plcell/koad200

      图文来源|中国科学院官网

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