盐胁迫对植物生长造成不利影响,严重制约着农业生产。钙信号依赖的sos (salt overly sensitive) 途径是植物中经典的抗盐途径,可以被盐胁迫特异激活。当植物感受到外界盐胁迫时,细胞内ca2+浓度迅速升高,钙结合蛋白sos3和scabp8与ca2+结合,进而与蛋白激酶sos2相互作用,激活sos2活性并招募其至细胞质膜;被盐胁迫特异激活的sos2进一步激活sos1的na+/h+反向转运活性;sos1通过向细胞外转运na+,降低细胞内na+毒害,帮助植物抵抗盐胁迫。这一sos途径在植物中高度保守,但其调控机制在作物中尚不清楚。
近日,中国农业大学郭岩教授团队在jo**nal of genetics and genomics在线发表题为“inhibition of the maize salt overly sensitive pathway by zmsk3 and zmsk4”的研究**。该研究发现玉米糖原合成酶激酶3 (glycogen synthase kinase 3, gsk3)类蛋白激酶家族成员zmsk3和zmsk4通过磷酸化zmsos2抑制其活性,进而调控玉米抗盐性。
拟南芥中gsk3类蛋白激酶atbin2是生长发育和胁迫响应的重要调控因子。该研究首先分析了atbin2在玉米中的同源蛋白并进行与zmsos2的互作分析,发现zmsk3和zmsk4与zmsos2互作且能够磷酸化zmsos2。盐胁迫敏感性分析发现zmsk3和zmsk4的功能缺失突变体表现出较野生型对盐胁迫更不敏感,zmsk3主要磷酸化zmsos2的第175位苏氨酸,并在盐胁迫下抑制zmsos2活性。此外,盐胁迫下钙结合蛋白zmsos3和zmscabp8激活zmsos2,并促进zmsos2与zmsk3互作。盐胁迫下zmsos2活性的精细调控对于na+/k+平衡的维持及玉米抗盐性至关重要。
玉米gsk3类蛋白激酶zmsk3和zmsk4通过zmsos2调控抗盐性的分子机制模式图
综上所述,该研究解析了玉米sos途径的保守抗盐功能及其调控机制,揭示了zmsk3、zmsk4和zmscabp8在玉米盐胁迫响应过程中的生物学特性和功能,为改良农作物抗盐性提供了理论依据。
中国农业大学生物学院李建芳博士和周雪雁博士为该**共同第一作者,中国农业大学郭岩教授为通讯作者。中国农业大学蒋才富教授、金危危教授、杨永青教授、赵倩教授等参与了该研究工作。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。
**链接:
https://doi.org/10.1016/j.jgg.2023.04.010
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