浙大《Plant Cell》发表水稻磷信号途径新结果

2014-4-03 10:01 来源: 生物通
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  在2014年4月25刊的著名权威杂志《植物细胞》(Plant Cell),浙江大学吴平教授带领的的研究小组在线发表了题为“SPX4 Negatively Regulates Phosphate Signaling and Homeostasis through Its Interaction with PHR2 in Rice”的研究论文,指出水稻SPX4通过与PHR2的相互作用,可负调控磷酸盐信号传递和体内平衡。

  吴平教授为浙江大学求是特聘教授、浙江省特级专家、国家杰青基金获得者和“百千万人才工程”国家级人选,其早年毕业于浙江大学土化系,1993年在国际水稻研究所(IRRI)获博士学位,随后在国际水稻研究所育种遗传与生化系做博士后工作,曾在美国德克萨斯A&M大学、康奈尔大学和耶鲁大学做访问学者。吴平教授长期从事植物营养遗传与分子生物学方面的研究,目前已在Theor Appl Genet,Plant Journal,Plant Cell,Plant Physiology,Molecular Phylogenetics Evolution等知名国际学术刊物上发表论文多篇。

  对一个生物体来说,重要的是能够感知其千变万化的营养状况,为获得最佳的生长和发育,相应地改变其基因表达。固着生物如植物尤其如此。磷(P)是植物生长的一个关键因素。虽然土壤中磷含量丰富,但是能被植物直接利用的无机磷含量却很少。磷酸Pi(PO42-)是植物可利用的磷形式,在土壤中难溶,往往是植物生长的一个限制因素。植物已经进化出一系列的自适应机制,能在低磷条件下提高磷的吸收和转运。

  PHR1是水稻磷酸盐信号的主要调节因子,可增强磷酸盐饥饿诱导(PSI)的基因,导致Pi胁迫条件下的Pi获得增强。PHR2通过结合优先出现在激活子或59非翻译区的顺式元件P1BS(PHR1结合序列),作用于许多Pi饥饿诱导(PSI)的基因。然而,PHR2转录水平对Pi饥饿并不敏感。所以,转录因子PHR2活性如何调节以适应不同的Pi状态?

  在这项研究中,研究人员利用共免疫沉淀(Co-IP)分析,确定一个SPX蛋白家族Os-SPX4(SPX4)参与了Pi饥饿信号传递,充当 PHR2的负调节蛋白。研究显示,SPX4是一个快速周转的蛋白。有趣的是,研究人员发现SPX4的稳定性,高度依赖内部的Pi浓度,当Pi充足时,SPX4通过与PHR2之间的相互作用,可抑制PHR2与其顺式元件的结合,降低PHR2到细胞核的靶向性。然而,当植物在缺磷条件下生长时,可通过 26S蛋白酶体途径加速SPX4的降解,从而促进PHR2到细胞核的易位,激活PSI基因的表达。

  因为SPX4水平对Pi浓度和SPX4/PHR2相互作用有应答,并调节其活性,这表明,SPX4可在不同Pi条件下感知内部的Pi浓度,并调节适当的反应来保持植物体内的Pi内稳态。