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Annu Rev Plant Biol/ Nat Plants/Plant Cell:权威期刊植物领域文章研究套路盘点

2020-04-20

开学在即,课题仍无头绪;复工近一个月,研究仍旧无进展。莫慌!小编总结了2020年2月-4月植物科学发表在高分学术期刊的经典文献,从植物激素调控途径到激酶的结构和功能研究,助力各位老师开阔科研新思路。


植物激素调控途径

植物激素在植物的许多基本过程中起着关键作用,包括生长、发育和对环境刺激的反应。植物对激素的感知会刺激一系列转录重编程,最终改变细胞功能和植物行为。该过程由一个受体或一个高亲和力受体家族启动,然后通过蛋白质-蛋白质相互作用、翻译后修饰以及转录因子(TF)活性调节来进行信号转导,最终驱动基因表达水平的变化。了解植物激素调控途径,有助于深入了解植物生长发育和逆境响应机制。

1. Proteolytic Proteoforms: Elusive Components of Hormonal Pathways ?

该综述于2020年4月发表在《Trends in Plant Science》(Forum)杂志上。激素途径研究通常集中在转录抑制因子,这些转录抑制因子可以被蛋白酶体降解以启动反应。作者建议,在关注经典的蛋白水解途径的同时,也要注意“有限蛋白水解”(该途径调控生长素和乙烯信号)的蛋白水解分支的发展。与蛋白酶体降解不同的是,有限的蛋白质水解或所谓的“蛋白质水解蛋白形式”(PPs)产生的蛋白质片段,具有潜在的新的相互作用、定位和活性。在动物中,PPs影响各种过程。最近发现的生长素介导的跨膜激酶1(TMK1)降解,以及早期对乙烯不敏感2(EIN2)蛋白的降解和穿梭功能的研究,巩固了PPs在植物中也发挥重要作用的观点。

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蛋白水解酶介导的植物激素信号转导


2. The GDSL Lipase MHZ11 Modulates Ethylene Signaling in Rice

该研究于2020年3月17日发表在《The Plant Cell》。乙烯在植物的生长发育中起着重要的作用,水稻等作物中对其信号的调控还不清楚。作者从突变体分析中发现了一个内质膜定位的GDSL脂肪酶MHZ11,它可以调节水稻根中的乙烯信号。MHZ11具有磷脂酶A2(PLA2)活性,水解磷脂生成脂肪酸,这种活性影响水稻根系中甾醇的稳态,是根系乙烯反应所必需的。在WT中过表达MHZ11会使黄化苗表现组成型乙烯反应。从遗传学角度看,MHZ11作用于OsCTR2和OsEIN2上游的乙烯受体OsERS2。在空气中,WT根中的OsCTR2处于磷酸化状态,而MHZ11促进乙烯对OsCTR2磷酸化的抑制作用。MHZ11与乙烯受体OsERS2共定位,其对OsCTR2磷酸化的影响需要乙烯感知和信号启动。脂质组结果显示,在mhz11突变体中,游离甾醇的含量显著增加。阻断甾醇生物合成可能通过减少受体OsCTR2相互作用和OsCTR2磷酸化部分挽救了mhz11乙烯反应。作者认为MHZ11的作用是降低甾醇水平,削弱受体OsCTR2相互作用和OsCTR2磷酸化,从而触发乙烯处理后的信号传导。本研究揭示了磷脂酶MHZ11参与乙烯信号转导并调控水稻根系生长的新机制。

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MHZ11调节乙烯信号转导的模型


3. Integrated multi-omics framework of the plant response to jasmonic acid

本研究于2020年3月发表在《Nature Plants》。了解植物对激素转录反应的系统作用,有助于深入了解基因组通过重新编程响应环境刺激。茉莉酸是一种关键的植物激素,能够参与调控植物可育性、损伤响应以及生长与防御平衡,并由拟南芥中的转录因子MYC2、MYC3等转录因子调控。作者通过利用转录组,蛋白组,磷酸化修饰组等技术全面研究拟南芥对茉莉酸的响应机制,揭示了一个植物响应茉莉酸的复杂的机制反应,包括转录因子调控网络,表观基因组重编程,可变剪接以及蛋白和磷酸化修饰的蛋白变化,同时也鉴定出茉莉酸以及与其他植物激素途径交叉通讯非常重要的cross-talk点(基因/蛋白)。

完整解读:Nature plants!多组学联合解析植物对茉莉酸的响应调控网络

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JA基因调控网络


激酶的结构和功能

蛋白质磷酸化涉及生物体内所有的信号通路和细胞活动。它通过激活或失活、蛋白质复合物的形成和亚细胞蛋白质位置的排列等可逆调节蛋白质功能来响应细胞或环境刺激。磷酸化过程涉及磷酸基从三磷酸腺苷(ATP)(或其他核苷磷酸酯)转移到蛋白质底物的受体羟基残基,该过程是由非常保守的蛋白激酶结构域完成的。除了催化作用外,激酶结构域还可以促进磷供体和蛋白质底物的内定向作用。参与底物磷酸化的蛋白激酶网络高度复杂,由数百个蛋白质组成,使它们成为最大的蛋白质家族之一。在植物中,各种蛋白激酶中最大的一个亚科,由结构类似于动物受体酪氨酸激酶(RTK)的单一蛋白质组成。

1. Origin and Diversity of Plant Receptor-Like Kinases

该综述于2020年3月发表在《Annual Review of Plant Biology》杂志。由于植物类受体激酶亚家族具有高度的多样性和复杂的进化史,因此对其激酶结构域的研究一直是植物类受体激酶(RLK)亚家族研究的热点。随着大量的基因组序列数据的出现,特别是在陆生植物和轮藻上,对形成RLK基因家族多样性应给予更多的关注。因此,作者将重点放在与激酶结构域相关的基序和结构域上,以说明它们的起源、组织和进化动力学。该综述说明以下几点:1)植物受体样激酶(RLKs)在结构上与动物受体酪氨酸激酶相关;2)在植物中发现的一些胞外结构域在动物中是不熟悉的;3)植物RTK细胞外区域的结构域高度多样化;4)RTK有单系起源,与动物Pelle和白细胞介素1受体相关激酶有关;5)RLK多样性在植物进化过程中不是一步发生的,而是逐渐发生的。

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2. Mapping proteome-wide targets of protein kinases in plant stress responses

该研究于2020年2月发表在《Proc Natl Acad Sci》杂志。蛋白质激酶是植物对干旱、高盐、低温和病原菌侵染等环境胁迫反应的核心成分,然而这些蛋白激酶只有少数靶点被鉴定出来。此外这些蛋白激酶如何调节下游的生物过程和介导应激反应仍然是一个很大的未知数。本文介绍了一种基于同位素标记的体外磷酸化反应的策略,该策略使用体内磷酸化肽作为底物池,并结合磷酸化蛋白质组学技术识别在植物非生物和生物胁迫反应中起作用的9种蛋白激酶的假定底物,结果确定了5000多个靶点。这9个激酶分别是渗透胁迫激活的SnRK2.4和SnRK2.6,脱落酸激活的蛋白激酶SnRK2.6和类酪蛋白激酶(CKL2),诱导子激活的蛋白激酶CDPK11和MPK6,冷激活的蛋白激酶MPK6,过氧化氢激活的蛋白激酶OXI1和MPK6,以及盐诱导蛋白激酶SOS1和MPK6,以及低钾激活蛋白激酶CIPK23。这些结果为进一步研究植物对环境胁迫的响应机制提供了有价值的资源。

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鉴定激酶底物蛋白的KALIP 2.0工作流程

植物方向,中科新生命为客户提供多组学(蛋白组+修饰组+代谢组)、植物激素等检测服务,与中科院上海生科院植物生理生态研究所、中国农业科学院植物保护研究所、中国农业大学、华中农业大学、南京农业大学等国内众多科研单位长期合作,协助客户在Nat Genet、Plant Cell等顶级期刊发文,部分精选客户文献如下。如需原文,可添加微信:19946181033,并备注“索取植物多组学项目文章”。

1、浙江大学: OsSPL3, a SBP-Domain Protein, Regulates Crown Root Development in Rice. Plant Cell, IF=8.631

植物激素协助解析水稻不定根发育重要调控通路。

2、中科院植物生理生态研究所:Maize Oxalyl-CoA Decarboxylase1 Degrades Oxalate and Affects the Seed Metabolome and Nutritional Quality. Plant Cell, IF=8.631

非靶代谢组+能量代谢协助解析植物草酸代谢途径关键酶对玉米营养品质的影响。

3、中科院上海生科院植物生理生态研究所:Natural alleles of a proteasome α2 subunit gene contribute to thermotolerance and adaptation of African rice. Nat Genet, IF=25.455

修饰组(泛素化)协助解析非洲水稻的耐热性适应机制


植物激素产品升级,开启2.0模式

中科新生命对植物激素检测方法进行了全面升级,升级内容包括:

(1)降低样本量要求:所需材料少,低至0.1g鲜重。

(2)大幅提高检测灵敏度:提高10倍,检测限低至0.1ng/g。

(3)增加检测指标数量:实现GA Kit同时定量18种,CK kit同时定量16种等。

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