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植物学进展集锦| 几丁质与气孔信号途径互作机制、水稻ROS积累和细胞死亡调控、大豆类胡萝卜素含量调控

来源：花匠小妙招时间：2025-10-16 20:55

植物抗生物与非生物胁迫

安徽农业大学张华建团队研究发现拟南芥小G蛋白AtRAN1是几丁质诱导的气孔关闭和抗病性的正调控因子

几丁质是一种与真菌相关的分子模式，它能触发多种植物系统的防御反应。尽管它诱导气孔关闭，但其与保卫细胞信号传导途径相互作用的分子机制尚不清楚。 安徽农业大学张华建团队基于从ATH1 Affymetrix和拟南芥eFP浏览器获得的基因芯片数据的筛选，分离了编码Ras相关核蛋白AtRAN1的cDNA。AtRAN1表达以与参与气孔运动控制一致的方式富集在保卫细胞中。 AtRAN1 突变后削弱了几丁质诱导的气孔关闭以及保卫细胞中活性氧和一氧化氮的积累。此外，由于防御相关基因的变化， Atran1 突变体对几丁质增强的植物对细菌和真菌病原体的抗性均受损。与Col-0植物相比， Atran1 突变体对干旱胁迫敏感，并且胁迫响应基因的表达水平较低。这些数据证明了AtRAN1在介导几丁质诱导的信号传导中的重要作用。

原文链接：

https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.13010

植物生长发育及衰老调控

中国水稻研究所钱前和任德勇团队研究鉴定了一种导致水稻中ROS的积累和细胞死亡的关键蛋白

LMMs(病变突变体)为揭示决定植物程序性细胞死亡（PCD）的分子机制提供了一种有价值的工具。尽管已有大量的研究，但仍不清楚PCD背后的机制以及各种LMMs中病变的形成。在本研究中， 中国水稻研究所钱前和任德勇团队鉴定了一个名为 early lesion leaf 1 (ell1) 的水稻LMM，通过图位克隆技术克隆了其致病基因，并通过互补进行了验证。ELL1编码细胞色素P450单加氧酶，ELL1蛋白位于内质网(ER)中。 ell1 突变体表现出叶绿素含量下降、叶绿体严重降解、叶绿体降解相关基因表达上调以及光合蛋白活性减弱，这表明 ELL1 参与了叶绿体的发育。RNA-seq分析显示，与氧结合相关的基因在 ell1 和野生型植物中差异表达；组织化学和石蜡切片结果显示，过氧化氢(H2O2)和胼胝质在突变体 ell1 叶片中积累，病变周围的细胞结构被严重破坏，这说明突变体中活性氧(ROS)积累，细胞死亡。TUNEL和彗星实验显示，突变体中发生了严重的DNA降解和PCD异常，这意味着在 ell1 突变体中，过量的ROS积累可能导致DNA损伤和ROS介导的细胞死亡。此外，在 ell1 突变体中损伤的起始是对光依赖和对温度敏感的。他们的研究发现了 ELL1 影响叶绿体的发育或功能，而 ELL1 功能的丧失会诱导ROS的积累和损伤的形成。

原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15079

植物次生代谢调控

中国科学院东北地理与农业生态研究所的冯献忠团队研究发现GmCCD4控制大豆中的类胡萝卜素含量

为了更好地了解植物类胡萝卜素在主要作物中的代谢调节机制， 中国科学院东北地理与农业生态研究所冯献忠团队对 Glycine max carotenoid cleavage dioxygenase 4 (GmCCD4) 基因进行图位克隆并探究了其功能特性，该基因编码一种类胡萝卜素裂解双加氧酶，该酶参与将类胡萝卜素代谢为挥发性β紫罗兰酮的过程。在4个 Glycine max increased carotenoid content (gmicc) 突变体中GmCCD4蛋白功能的丧失增加了类胡萝卜素含量，由于类胡萝卜素在花瓣中积累过多，导致花呈黄色。在 gmicc1 种子中类胡萝卜素含量也增加了3倍。全基因组关联研究表明， GmCCD4 基因位点是自然群体中与类胡萝卜素含量相关的一个主要基因位点。进一步分析表明， GmCCD4 基因的单倍型-1与大豆栽培品种中较高的类胡萝卜素水平呈正相关，并在异位表达不同 GmCCD4 单倍型的工程大肠杆菌中积累更多的β-胡萝卜素。这些发现揭示了 GmCCD4 是大豆中类胡萝卜素含量的负调控因子，其不同的单倍型为今后大豆育种提供了有用的资源。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13506

植物抗生物胁迫

法国蔚蓝海岸大学Bruno Favery/Michaël Quentin团队鉴定了根结线虫效应因子MiEFF18在巨细胞形成中的重要作用

法国蔚蓝海岸大学Bruno Favery/Michaël Quentin团队鉴定了根结线虫效应因子MiEFF18在巨细胞形成中的重要作用。根结线虫会分泌特异性效应因子(MiEFF)来诱导植物根细胞再分化为膨大的多核“巨细胞”，这是线虫发育所必需的。免疫定位显示MiEFF18蛋白存在于根结线虫幼体的唾液腺中。在植物中，MiEFF18定位于巨细胞的细胞核，表明其在植物与线虫的相互作用中分泌。在番茄和拟南芥中，通过酵母双杂交发现核核糖核酸蛋白SmD1是MiEFF1的伴侣蛋白。SmD1是剪接体的重要组成部分，是一种参与前mRNA剪接和选择性剪接的复合物。对异位表达MiEFF18或SmD1功能部分受损( smd1b 突变体)的拟南芥根的RNA-seq分析揭示了效应子及其靶点对选择性剪接和蛋白质组多样性的贡献。与拟南芥 galls 数据的比较表明，MiEFF18改变了巨细胞个体发育重要基因的表达，表明MiEFF18调节SmD1功能以促进巨细胞形成。最后，拟南芥 smd1b 突变体对根结线虫感染的敏感性较低，在这些突变体上形成的巨细胞表现出发育缺陷，这表明SmD1在巨细胞的形成中发挥重要作用，是线虫成功感染的必要条件。

原文链接：

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17089

作物遗传调控

澳大利亚阿德莱德大学 Matthew Gilliham/Stefanie Wege团队和中国农业科学院作物科学研究所邱丽娟团队合作发现大豆CHX型离子转运蛋白GmSALT3提高耐盐性的机制

大豆产量受到土壤盐碱化等多重胁迫的威胁。 GmSALT3 (一种阳离子-质子交换蛋白)能有效排除Na + 和Cl - ，提高大豆的耐盐性；然而，ER定位的GmSALT3是如何发挥此功能的仍不清楚。本研究中， 澳大利亚阿德莱德大学Matthew Gilliham/Stefanie Wege团队和 中国农业科学院作物科学研究所邱丽娟团队在包含全长 GmSALT3 （NIL-T；耐盐）或截短的转录本 Gmsalt3 （NIL-S；耐盐）的异源系统和近等基因系中研究了GmSALT3的功能。GmSALT3恢复了对K + 摄取缺陷的大肠杆菌的生长，并促进了非洲爪蟾卵母细胞Na + 、K + 和Cl – 的净流入和积累，而 Gmsalt3 无功能。NILs的时间-过程分析证实，茎中Cl – 的排除与Na + 的排除明显不同。嫁接试验表明，茎的Na + 排除是通过根木质部发生；相比之下，NIL-T植株与NIL-S相比在茎木质部和韧皮部汁液中显示出更高的Cl – 含量，这表明茎部Cl – 排除可能依赖于新的基于韧皮部的Cl – 再循环。嫁接在NIL‐S根上的NIL‐T茎中的Cl – 含量低，这证实Cl – 的再循环取决于茎中GmSALT3的存在。综上所述，这些发现为GmSALT3对耐盐性的影响提供了新的见解，并揭示了植物茎部排除Cl – 的新机制。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13947

(本文作者：砖泥)