損傷信號如何喚醒再生基因？
當(dāng)動物遭遇斷肢之痛，往往面臨生存危機(jī)；而植物卻能從殘存的根尖中重建完整組織，仿佛擁有“不死之身"。這種神奇的再生能力背后，隱藏著怎樣的分子開關(guān)?近日，湖南大學(xué)于峰教授團(tuán)隊(duì)與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)周文焜教授團(tuán)隊(duì)在The Plant Cell雜志發(fā)表了題為RALF33–FERONIA Signaling Orchestrates Post-Wounding Root Tip Regeneration via TPR4–ERF115 Dynamics的研究成果，揭示了植物“斷根重生”的密碼。
研究發(fā)現(xiàn)，小肽-快速堿化因子RALF33（RAPID ALKALINIZATION FACTOR33）在損傷后迅速積累，促進(jìn)根尖再生，而fer突變體表現(xiàn)出增強(qiáng)的再生能力。RALF33-FERONIA信號模塊將信號跨膜傳遞給細(xì)胞質(zhì)中的轉(zhuǎn)錄抑制因子TOPLESS-RELATED 4（TPR4），并調(diào)控其磷酸化水平。TPR4的磷酸化水平直接影響其與再生關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子ERF115（ETHYLENE RESPONSE FACTOR115）的相互作用。當(dāng)ERF115與TPR4無相互作用時，其轉(zhuǎn)錄活性被釋放，從而促進(jìn)根尖再生。研究發(fā)現(xiàn)通過丙氨酸置換（TPR4A）破壞TPR4中FER靶向的磷酸化位點(diǎn)，會導(dǎo)致TPR4核定位減弱，細(xì)胞質(zhì)定位增加，并影響TPR4與ERF115的結(jié)合，從而調(diào)控植物的“斷根重生”（圖1）。
長期以來，植物再生研究大多圍繞關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子及其轉(zhuǎn)錄調(diào)控通路展開。該研究突破性地揭示了上游的RALF33-FERONIA信號模塊，能夠?qū)p傷信號跨膜傳遞給胞內(nèi)關(guān)鍵調(diào)控因子，RALF33-FER-TPR4-ERF115進(jìn)而組成了一個響應(yīng)損傷的關(guān)鍵信號通路，調(diào)控?fù)p傷誘導(dǎo)的根尖再生。該研究揭示了連接損傷信號響應(yīng)與再生之間的關(guān)鍵組分和調(diào)控機(jī)制，不僅為理解植物再生機(jī)制提供了重要線索，也極大地推動了植物再生領(lǐng)域的研究進(jìn)程。
圖1. RALF33-FER-TPR4介導(dǎo)的根尖再生機(jī)制
湖南大學(xué)于峰教授和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植物抗逆高效全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周文焜教授為本文的通訊作者，湖南大學(xué)生物學(xué)院博士研究生申亞南，博士后謝其均（現(xiàn)就職于湖南工業(yè)大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院）和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士研究生王恬恬為論文的共同第一作者。本研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)基金，國家自然科學(xué)基金和湖南省科技創(chuàng)新基金等的資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1093/plcell/koaf098
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