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西北农林科技大学生命学院王存教授课题组发现钙信号调控植物低铁胁迫的新机制

浏览: 发表时间:2023-05-19 15:56:23

铁(Fe)是所有生物体中必不可少的微量营养素之一,对植物的正常生长发育至关重要,是叶绿素生物合成、光合作用和呼吸作用的重要调节因子。土壤中的铁大部分是以不溶性铁络合物的形式存在,极难被生物体所利用。目前,土壤中的有效铁浓度往往远低于植物生长所需的浓度,然而植物调控铁吸收的分子机制在很大程度上还不清楚。

钙(Ca2+)是所有真核生物中广泛存在的第二信使,在植物生长发育和胁迫应答中具有举足轻重的作用。钙依赖性蛋白激酶(CPKs)是植物中的特有的钙感受器,可破译由各种发育和环境刺激触发的钙信号。拟南芥中有34个具有不同组织和亚细胞定位的CPKs,这些CPKs在植物生长发育以及生物、非生物和营养胁迫响应中具有重要功能,但它们是否调控植物低铁胁迫尚不清楚。

近日,西北农林科技大学王存教授课题组在Science China Life Sciences在线发表了题为“Calcium dependent protein kinase CPK21 and CPK23 phosphorylate and activate the iron-regulated transporter IRT1 to regulate iron deficiency in Arabidopsis”的研究论文,揭示了钙依赖性蛋白激酶CPK21/23通过激活铁转运蛋白IRT1促进植物在低铁胁迫条件下吸收铁的新机制。

该课题组最新研究发现,高度同源的CPK21和CPK23敲除双突变体对低铁胁迫显著敏感,而组成型激活形式的CPK21/23过表达材料对低铁胁迫明显耐受。进一步通过系统研究发现,CPK21/ 23与质膜定位的铁转运体IRT1存在蛋白互作,并磷酸化修饰IRT1的第149位丝氨酸,且低铁胁迫能够提高CPK21/23对IRT1的磷酸化水平。最后,通过酵母功能互补、元素含量测定以及多种生理生化实验手段发现,Ser149位点对IRT1的转运功能是必需的。

综上所述,该研究发现CPK21/23-IRT1信号通路对植物调控低铁胁迫至关重要,拓展了研究人员对植物铁缺乏耐受性的理解,为培育铁营养高效利用的作物提供了新的思路。

原文链接:https://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-022-2330-4


西北农林科技大学生命学院王存教授课题组发现钙信号调控植物低铁胁迫的新机制
近日,西北农林科技大学王存教授课题组在Science China Life Sciences在线发表的研究论文,揭示了钙依赖性蛋白激酶CPK21/23通过激活铁转运蛋白IRT1促进植物在低铁胁迫条件下吸收铁的新机制。
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