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我国学者在拟南芥根系局部免疫调控方面取得新进展

2025/06/01

我国学者在拟南芥根系局部免疫调控方面取得新进展

图 受体激酶FERONIA (FER)调控根系局部免疫的工作模式图

  在国家自然科学基金项目(批准号:32000916、32370757、32070769)等资助下,湖南大学于峰团队揭示了受体激酶FERONIA(FER)通过形成独特的双重分子形态,精细调控根系局部免疫(Localized Immunity, LI),从而实现拟南芥根部生长与防御的动态平衡。研究成果以“FERONIA的调控性切割和核定位控制拟南芥根部免疫(Regulated cleavage and translocation of FERONIA control immunity in Arabidopsis roots)”为题,于2024年10月14日发表在国际植物学著名期刊《自然•植物》(Nature Plants)。论文链接:https://doi.org/10.1038/s41477-024-01823-8。

  自然界中,植物的叶片与根系时刻面临着复杂多变的微生物环境挑战。尽管植物叶片和根系均具备免疫响应能力,但采取的免疫调控机制存在显著差异。植物根系在与细菌相互作用时,会在特定的伸长区(Elongation Zone, EZ)和过渡区(Transition Zone, TZ)启动LI,然而,这一过程的触发及调控机制一直不清楚。以往研究表明,定位于质膜的FER通过与配体小肽RAPID ALKANILIZATION FACTOR(RALF)家族成员相互作用,参与免疫调控、受精过程、生长发育以及非生物胁迫等多个方面,但FER实现功能多样性和组织特异性的分子机制尚不明晰。

  本项研究揭示了FER在拟南芥根部不同细胞区域功能多样化的新机制:在正常生长状态下,配体小肽RALF23的成熟形态维持在较低水平,全长FER定位于质膜,发挥免疫抑制作用,保障拟南芥正常生长不受干扰。然而,在细菌入侵后,RALF23的成熟形态迅速累积,激活基质金属蛋白酶At2-MMP,后者能特异性切割TZ和EZ区域质膜上FER的胞内激酶域,释放截短形式的FER(即FERN,包含FER激酶结构域),随后,FERN被转运至细胞核内,激活TZ和EZ区域的LI,形成坚实的防御屏障,有效抵御细菌入侵。因此,质膜上的全长FER负责抑制根部免疫、促进生长,而切割后的FERN则激活根部免疫、抵抗细菌侵染。

  此项研究解答了拟南芥根系为何及如何启动LI的关键科学问题,阐明了FER通过形成两种不同的蛋白形态,精细调控拟南芥根系局部免疫与生长平衡的重要机制,为FER调控植物组织和细胞特异的生物学过程提供了新见解。


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