【Mol Plant】新发现!兰州大学苟小平教授再次揭示受体激酶CIKsCIK受体激酶在拟南芥中调节干细胞信号的保守和分化功能

日期: 2021-04-07 阅读: 来源:

2021年4月3日,兰州大学生命科学学院苟小平教授课题组在Molecular Plant发表了题为Conserved and Differentiated Functions of CIK Receptor Kinases in Modulating Stem Cell Signaling in Arabidopsis的研究工作现受体激酶CIKs对于传递CLE40信号以维持远端根分生组织的动态平衡是必不可少的。

 

在高等植物中,茎尖分生组织(SAM)和根尖分生组织(RAM)是形成地上和地下组织和器官的干细胞池。尽管这两个分生组织的结构不同,但它们进化出相似的信号通路来维持干细胞的动态平衡。CLAVATA3(CLV3)-WUSCHEL(WUS)负反馈环是控制SAM动态平衡的核心途径,而CLV3/胚胎周围区(ESR)40(CLE40)和WUSCHEL相关的HOMEOBOX5(WOX5)是CLV3和WUS的同源物,直接影响柱状干细胞的命运。

2018年3月,苟小平教授课题组在Nature Plants杂志上发表题为“A group of receptor kinases are essential for CLAVATA signalling to maintain stem cell homeostasis”的研究工作,发现一组称为CLAVATA3 INSENSITIVE RECEPTOR KINASES(CIK)的LRR-RLK在调节CLV3介导的干细胞动态平衡中具有重要作用。这组受体激酶CIKs作为共受体与植物多肽激素CLV3的受体CLV1形成蛋白复合体,感知CLV3,通过磷酸化的方式将信号传递进入细胞,调控干细胞的稳态平衡,从而维持植物茎端分生组织,协调植物的生长发育。拓宽了CLV3信号转导调控干细胞命运的潜在机制的理解,而且揭示了一组新的RLKs作为共受体在植物生长和发育过程中可能介导多种外在和内在信号。同时,由于CIK受体激酶具有调控器官数目和大小的功能,它们也有望作为分子育种的靶点基因应用于玉米、番茄等作物的品种改良,增加产量。冷泉港实验室著名专家David Jackson课题组的评论文章,评价该研究结果“是CLV信号途径的一小步,但却是分生组织生物学家认识上的一个巨大跨越”。

到目前为止,几种RLK信号转导的分子机制已经被揭示。例如,油菜素甾体BRI1调节油菜素甾体(BR)信号;CLV1维持SAM动态平衡;FLS2介导植物免疫应答;植物硫因子受体1(PSKR1)调节细胞去分化和增殖。值得注意的是,所有这些RLK介导的信号过程都需要体细胞胚胎发生受体样激酶(SERK)或CIK作为辅助受体来启动相应的信号级联反应。由于CIK是感知包括CLE40在内的多个CIRs所必需的,而CLV1不太可能是ACR4的辅助受体,因此,CIK是否在调节远端根分生组织中作为ACR4的辅助受体是一个悬而未决的问题。

本研究,作者发现CIK对于传递CLE40信号以维持远端根分生组织的动态平衡是必不可少的。CIK突变体表现出静止中心紊乱和小柱干细胞(CSC)分化延迟的表型。生化分析表明,CIKs与拟南芥CRINKLY4(ACR4)以非配体依赖的方式相互作用,并能被ACR4体外磷酸化。此外,CLE40能迅速诱导CIKs的磷酸化水平,这部分依赖于ACR4。CIKs作为ACR4的辅助受体发挥作用,ACR4是一种非LRR-RLK,介导远端根分生组织动态平衡的CLE40信号。虽然CIK在SAM和RAM中起着保守和冗余的调节作用,但该结果表明它们在这些分生组织中表现出不同的功能。

论文链接:http://DOI:https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.04.001

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