山東農(nóng)業(yè)大學(xué)團隊揭示植物耐鹽機制

植物耐鹽機制揭示

在鹽漬化土壤中，為何有的植物耐鹽而其它植物卻不能?內(nèi)質(zhì)網(wǎng)成為植物耐鹽與否的關(guān)鍵因素，但內(nèi)質(zhì)網(wǎng)如何產(chǎn)生作用?長期以來，科學(xué)界未有定論。近日，國際植物領(lǐng)域期刊《植物生理學(xué)》雜志在線發(fā)表了由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鄭成超教授和黃金光副教授課題組的最新成果，該研究發(fā)現(xiàn)擬南芥鹽敏感突變體SES1是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的“幕后推手”，推動著“耐鹽植物”成為耐鹽植物。

土壤鹽漬化嚴(yán)重影響植物的生長，不幸的是全球約20%的耕地及將近一半的灌溉土地受到鹽脅迫危害。如何利用鹽漬化土壤培育耐鹽新作物，成為全球性問題。先期科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，植物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在應(yīng)對鹽脅迫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及整合方面發(fā)揮重要作用，但鹽脅迫與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫之間的調(diào)控關(guān)系仍不清楚。山東農(nóng)大的課題組通過正向遺傳學(xué)，篩選并鑒定了擬南芥鹽敏感突變體SES1，該突變體中蛋白質(zhì)的正確折疊受到影響，導(dǎo)致錯誤折疊和未折疊蛋白大量聚集在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。錯誤折疊和未折疊蛋白對細(xì)胞產(chǎn)生嚴(yán)重的毒害作用，為維持生存，細(xì)胞會啟動內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫應(yīng)答機制，以減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白質(zhì)折疊的負(fù)荷，從而達到緩解脅迫、保護細(xì)胞的目的。

本研究發(fā)現(xiàn)，SES1編碼一個定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分子伴侶蛋白，能幫助內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)進行正確折疊。同時，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫感知蛋白bZIP17轉(zhuǎn)錄因子能夠通過直接結(jié)合SES1啟動子中的ERSEL順式元件，激活其表達。因此，SES1通過緩解鹽害造成的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫，從而增強植物的鹽脅迫抗性。該研究提供了植物對鹽脅迫響應(yīng)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)之間的新見解，同時揭示了SES1調(diào)節(jié)植物抗鹽的分子機制，為在更大范圍內(nèi)培育耐鹽新作物提供了重要理論支撐。(王延斌 王靜)

關(guān)鍵詞： 機制 植物