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謝旗研究組發表“泛素化修飾調控植物低磷脅迫響應”的重要綜述

  磷是植物生長發育必需的大量元素之一,土壤中低磷脅迫會影響植物的生長並影響作物的産量。我國是世界上磷肥使用量最大的國家,施用磷肥在提高作物産量的同時也帶來了一系列環境汙染問題。因此,解析植物對低磷脅迫的響應機制並培育磷高效利用的作物是作物育種上的一個重要研究方向。 

 

  泛素化修飾是一種重要的蛋白質翻譯後修飾,通過精確調控蛋白質的穩定性、亞細胞定位、活性和與其它蛋白的相互作用在多種生命活動中發揮重要功能。近幾年的研究發現,泛素化修飾在植物低磷脅迫響應中發揮著核心調控作用。近期,謝旗研究員應邀總結發表了泛素化修飾調控植物低磷脅迫響應的綜述文章Regulation of ubiquitination is central to phosphate starvation response。該綜述系統總結了泛素化在不同植物低磷響應方式中的調控機制:一,植物通過誘導自噬(Autophagy)途徑緩解根尖的內質網脅迫(ER Stress)從而調控主根生長和側根發育;二,通過泛素化修飾調控根中的磷轉運蛋白PHT1PHO1的亞細胞定位和蛋白穩定性,在不同磷濃度下精確調控轉運蛋白的濃度和活性;三,通過泛素化修飾轉錄因子或者轉錄因子互作蛋白,精確啓動或者關閉低磷響應基因的表達;其四,植物的代謝變化也受到泛素化或者SUMO化修飾的調控。文章也指出了蛋白質組技術在泛素化和低磷脅迫響應中的應用,並展望了未來需要解決的問題。 

 

  中國科學院遗传与发育生物学研究所谢旗研究组一直致力研究植物泛素化机理及其在植物与环境互作中的调控机制研究。该综述是继TIPS Yu et al., https://doi.org/10.1016/j.molp.2015.09.015, TIPS Yu and Xie., https://doi.org/10.1016/j.tplants.2017.08.009後應邀撰寫的第三篇關于泛素化修飾調控環境信號的TIPS綜述。相關綜述和觀點于201965日在線發表在Trends in Plant Science雜志 (DOI:10.1016/j.tplants.2019.05.002)。謝旗研究組博士生潘文波爲該論文第一作者,謝旗研究員和吳耀榮副研究員爲通訊作者。本項工作得到了國家重點研發計劃和自然科學基金委項目資助。 

    

  圖:泛素化修飾調控植物低磷脅迫響應

泛素化修飾在不同磷濃度下通過調控低磷響應基因的表達(左)和磷轉運蛋白的穩定性及活性
(右)調節植物對低磷脅迫的適應。