Current Biology | 诺丁汉大学揭示有花植物感知非生物胁迫的普遍机制

近日，英国诺丁汉大学Michael Holdsworth研究组揭示Cys-Arg/N端规则途径是有花植物感知非生物胁迫的普遍方式。研究结果于2017年10月12日在线发表于《Current Biology》上。

非生物胁迫影响植物的生长发育，因而对作物的产量和质量产生不利影响。虽然对植物响应非生物胁迫的研究较多，但植物在分子水平上对环境胁迫的起始感知则不甚清楚。在植物中，低氧可由泛素介导的蛋白水解的Cys-Arg/N端规则途径直接感知，该过程通过氨基末端（Nt）半胱氨酸介导的氧依赖性VII组乙烯应答转录因子（ERFVII）的降解。以拟南芥和大麦为研究对象，研究人员发现该途径可调节植物对多种非生物胁迫的响应。拟南芥遗传分析显示，对这些胁迫的响应受N端规则对ERFVII功能调控的控制。高等真核生物中Cys-Arg/N端规则的氧感应通过单一机制与一氧化氮（NO）感知相关联。植物NO合成主要是通过硝酸还原酶（NR）途径，NR是一种氮同化酶。本研究发现，NR活性和NO水平之间存在负相关关系，以及氨基末端人工Cys底物和ERFVII功能在响应环境变化中的稳定性。此外，ERFVII可与染色质重塑ATPase BRAHMA相互作用以增强植物对非生物胁迫的响应。因此，研究人员提出，植物可通过Cys-Arg/N端规则途径直接（通过氧气感知）或间接（通过NR下游的NO感知）感知多种非生物胁迫。这种机制可整合环境因子和胁迫响应以增强植物的生存能力。

Figure 1. The N-End Rule Pathway Influences Tolerance to Multiple Abiotic Stresses

Graphical Abstract

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