本周，植物研究人員的國際合作報(bào)告了另一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的多功能受體激酶FERONIA在模式植物擬南芥中的作用。研究人員表示，它可以作為植物細(xì)胞壁的傳感器，幫助維持其完整性并保護(hù)植物免受環(huán)境侵害。

英國馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的Alice Cheung和卡內(nèi)基科學(xué)與斯坦福大學(xué)的合作者JoséDinneny領(lǐng)導(dǎo)的作者表示，細(xì)胞如何感知細(xì)胞的物理狀態(tài)并彌補(bǔ)細(xì)胞壁損傷的原因尚不清楚。但他們對(duì)暴露于鹽脅迫的植物的新分析提供了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)和分子機(jī)制，顯示了FERONIA對(duì)于確保在高鹽度下存活的細(xì)胞反應(yīng)是必不可少的。

詳細(xì)信息現(xiàn)已上線，將刊登在3月5日的Current Biology上。

正如張先生所解釋的那樣，“細(xì)胞壁的化學(xué)成分和性質(zhì)非常復(fù)雜。即使經(jīng)過數(shù)十年的激烈研究，我們?nèi)匀粚?duì)此知之甚少。細(xì)胞壁長(zhǎng)期以來被認(rèn)為是'死組織'但是隨著時(shí)間的推移，我們已經(jīng)了解到它實(shí)際上是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)需要進(jìn)行快速和廣泛的修改。它不斷感知環(huán)境條件并與電池的其他部分進(jìn)行通信，這些部分在反饋回路中進(jìn)行調(diào)整和通信以影響墻上的條件。“

“這篇論文首次表明，F(xiàn)ERONIA是這種從細(xì)胞到細(xì)胞通訊的重要組成部分。如果沒有FERONIA，細(xì)胞壁會(huì)失去感知能力，”分子生物學(xué)家補(bǔ)充道。

對(duì)于這些調(diào)查，分子遺傳學(xué)家Dinneny及其同事使用先前在Cheung實(shí)驗(yàn)室研究過的擬南芥系，該系已經(jīng)失去了FERONIA基因，因此它無法忍受環(huán)境中的高鹽條件并將停止生長(zhǎng)。Cheung指出，正常的植物可以適應(yīng)一些鹽，隨著時(shí)間的推移會(huì)恢復(fù)到足夠的生長(zhǎng)。她補(bǔ)充說，“在世界某些地區(qū)，高土壤鹽度是嚴(yán)重降低農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的問題，因此了解植物如何抵抗高鹽對(duì)于解決糧食生產(chǎn)問題非常重要。”

Dinneny及其同事發(fā)現(xiàn)鹽度導(dǎo)致細(xì)胞壁軟化。他們寫道：“由于缺乏FERONIA，突變植物無法感知細(xì)胞壁完整性的喪失，從而觸發(fā)了增強(qiáng)所需的細(xì)胞補(bǔ)救措施。這導(dǎo)致根細(xì)胞在突變植物中爆炸而不是像正常植物那樣恢復(fù)生長(zhǎng)。”

知道Cheung的研究小組有與FERONIA相關(guān)的細(xì)胞壁數(shù)據(jù)可以為他們的觀察提供機(jī)械基礎(chǔ)，斯坦福大學(xué)的研究人員提出了一項(xiàng)合作。

Cheung說，凈化FERONIA蛋白質(zhì)是第一個(gè)重大挑戰(zhàn)。完成后，她的實(shí)驗(yàn)室的貢獻(xiàn)是使用純化的蛋白質(zhì)和細(xì)胞壁碎片，由稱為果膠的糖聚合物組成，在幾種不同的測(cè)定中，以確定蛋白質(zhì)與細(xì)胞壁的相互作用，這是它作為一個(gè)細(xì)胞壁的先決條件。 “傳感器。”

Cheung說，兩個(gè)美國團(tuán)體，另外兩個(gè)在法國和德國，進(jìn)行了更多的實(shí)驗(yàn)來完成這項(xiàng)研究。法國小組開展了原子力顯微鏡，這是一種可以探測(cè)細(xì)胞壁強(qiáng)度的先進(jìn)技術(shù)，而德國小組則進(jìn)行了與鈣離子反應(yīng)相關(guān)的分析，這對(duì)于在鹽脅迫期間維持細(xì)胞壁完整性非常重要。她補(bǔ)充說，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)知識(shí)補(bǔ)充了她自己的實(shí)驗(yàn)室的生物化學(xué)和分子專業(yè)知識(shí)以及Dinneny集團(tuán)的發(fā)展和壓力生理學(xué)專業(yè)知識(shí)。

“這項(xiàng)工作是生物學(xué)研究如何在這個(gè)時(shí)代通過合作完成的另一個(gè)例子，”她指出。

正如Cheung所解釋的那樣，科學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為FERONIA只涉及雌性植物的繁殖，因此按照傳統(tǒng)，它以羅馬生育女神的名字命名。但是，當(dāng)她們?cè)?010年報(bào)告FERONIA是許多不同的植物生長(zhǎng)和生存過程所需要的時(shí)候，她和同事改變了這一觀點(diǎn)。她說，這開辟了一個(gè)全新的研究社區(qū)，現(xiàn)在涉及世界各地的許多團(tuán)體。

Cheung說：“這項(xiàng)最新研究和許多實(shí)驗(yàn)室以前的報(bào)告清楚地表明，F(xiàn)ERONIA更像是一個(gè)指揮中心，是許多正在進(jìn)行的通信中心的女神。費(fèi)羅尼亞可以做很多事情的原因之一就是它調(diào)節(jié)一條非常廣泛的細(xì)胞通路，有許多側(cè)枝。“

“另一個(gè)原因可能是，F(xiàn)ERONIA與細(xì)胞壁結(jié)合，細(xì)胞壁位于細(xì)胞膜之外，與外界多種藥物相互作用的前線和細(xì)胞內(nèi)分泌的分子相互作用，”她補(bǔ)充說，正如這項(xiàng)新工作所示。她的團(tuán)隊(duì)正在繼續(xù)努力尋找FERONIA維持其“女神”身材的其他方式。