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新研究确定了植物细胞壁传感机制

2019-04-28 09:20:07 • 来源：

本周，植物研究人员的国际合作报告了另一个新发现的多功能受体激酶FERONIA在模式植物拟南芥中的作用。研究人员表示，它可以作为植物细胞壁的传感器，帮助维持其完整性并保护植物免受环境侵害。

新研究确定了植物细胞壁传感机制

英国马萨诸塞大学阿默斯特分校的Alice Cheung和卡内基科学与斯坦福大学的合作者JoséDinneny领导的作者表示，细胞如何感知细胞的物理状态并弥补细胞壁损伤的原因尚不清楚。但他们对暴露于盐胁迫的植物的新分析提供了第一个实验证据和分子机制，显示了FERONIA对于确保在高盐度下存活的细胞反应是必不可少的。

详细信息现已上线，将刊登在3月5日的Current Biology上。

正如张先生所解释的那样，“细胞壁的化学成分和性质非常复杂。即使经过数十年的激烈研究，我们仍然对此知之甚少。细胞壁长期以来被认为是'死组织'但是随着时间的推移，我们已经了解到它实际上是一个高度动态的结构，能够根据需要进行快速和广泛的修改。它不断感知环境条件并与电池的其他部分进行通信，这些部分在反馈回路中进行调整和通信以影响墙上的条件。“

“这篇论文首次表明，FERONIA是这种从细胞到细胞通讯的重要组成部分。如果没有FERONIA，细胞壁会失去感知能力，”分子生物学家补充道。

对于这些调查，分子遗传学家Dinneny及其同事使用先前在Cheung实验室研究过的拟南芥系，该系已经失去了FERONIA基因，因此它无法忍受环境中的高盐条件并将停止生长。Cheung指出，正常的植物可以适应一些盐，随着时间的推移会恢复到足够的生长。她补充说，“在世界某些地区，高土壤盐度是严重降低农业产量的问题，因此了解植物如何抵抗高盐对于解决粮食生产问题非常重要。”

Dinneny及其同事发现盐度导致细胞壁软化。他们写道：“由于缺乏FERONIA，突变植物无法感知细胞壁完整性的丧失，从而触发了增强所需的细胞补救措施。这导致根细胞在突变植物中爆炸而不是像正常植物那样恢复生长。”

知道Cheung的研究小组有与FERONIA相关的细胞壁数据可以为他们的观察提供机械基础，斯坦福大学的研究人员提出了一项合作。

Cheung说，净化FERONIA蛋白质是第一个重大挑战。完成后，她的实验室的贡献是使用纯化的蛋白质和细胞壁碎片，由称为果胶的糖聚合物组成，在几种不同的测定中，以确定蛋白质与细胞壁的相互作用，这是它作为一个细胞壁的先决条件。 “传感器。”

Cheung说，两个美国团体，另外两个在法国和德国，进行了更多的实验来完成这项研究。法国小组开展了原子力显微镜，这是一种可以探测细胞壁强度的先进技术，而德国小组则进行了与钙离子反应相关的分析，这对于在盐胁迫期间维持细胞壁完整性非常重要。她补充说，这两个实验室的专业知识补充了她自己的实验室的生物化学和分子专业知识以及Dinneny集团的发展和压力生理学专业知识。

“这项工作是生物学研究如何在这个时代通过合作完成的另一个例子，”她指出。

正如Cheung所解释的那样，科学家曾经认为FERONIA只涉及雌性植物的繁殖，因此按照传统，它以罗马生育女神的名字命名。但是，当她们在2010年报告FERONIA是许多不同的植物生长和生存过程所需要的时候，她和同事改变了这一观点。她说，这开辟了一个全新的研究社区，现在涉及世界各地的许多团体。

Cheung说：“这项最新研究和许多实验室以前的报告清楚地表明，FERONIA更像是一个指挥中心，是许多正在进行的通信中心的女神。费罗尼亚可以做很多事情的原因之一就是它调节一条非常广泛的细胞通路，有许多侧枝。“

“另一个原因可能是，FERONIA与细胞壁结合，细胞壁位于细胞膜之外，与外界多种药物相互作用的前线和细胞内分泌的分子相互作用，”她补充说，正如这项新工作所示。她的团队正在继续努力寻找FERONIA维持其“女神”身材的其他方式。

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