兰州大学苟小平教授课题组揭示EPFL-ERf-SERK信号通路调控拟南芥珠被发育的分子机制

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胚珠为子房内着生的卵形小体，由胚柄、珠被、珠孔和珠心组成。作为种子前体，胚珠产生雌配子体（胚囊），双受精后发育成种子结构。珠被是包于胚珠珠心外面的细胞层，最终发育成果皮。在胚珠发育早期，珠被从珠被原基中依次出现，最后在配子体发生过程中逐渐扩展将胚囊包裹在内，发挥养护作用。然而，调控珠被发育的详细分子机制仍有待阐明。

2022年12月23日，New Phytologist在线发表了兰州大学生命科学学院、细胞活动与逆境适应教育部重点实验室苟小平教授课题组完成的题为“The EPFL–ERf–SERK signaling controls integument development in Arabidopsis”的研究论文，报道了ERf-SERK介导的EPFL信号通路精细调控雌配子体和周围孢子体珠被的发育。

类受体蛋白激酶（RLKs）在植物发育和胁迫响应中发挥重要作用，如ERECTA（ER）与其同源蛋白ER LIKE 1（ERL1）和ERL2参与调控花序结构、气孔模式和生殖发育。er erl1/2/+突变体显示为严重异常的短珠被表型，且胚囊败育。通常情况下，RLK受体会招募另一RLK作为共受体，通过转磷酸化作用转导感知信号，从而进一步磷酸化并激活下游信号成分。富含亮氨酸重复结的LRR-RLKs II亚家族被鉴定为主要的共受体，已有研究发现其中成员体细胞胚胎发生类受体激酶SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR-LIKE KINASES（SERKs）能够与不同受体结合来调控不同生物学过程。在配体小肽EPIDERMAL PATTERNING FACTORS（EPFs）的诱导下，SERKs与ERf形成复合物以特化气孔模式。EPF/EPFL家族多肽对于植物发育至关重要。尽管已知ERfs成员参与珠被发育，但具体机制尚不明确。

本研究证实，SERKs在拟南芥珠被发育过程中起重要作用。serk1/2/3三突表现为珠被发育受阻和胚囊异常，这与ERECTA家族（ERfs）基因的三重功能缺失突变体表型类似。serk1/2/3 er erl1/2具有与er erl1/2和serk1/2/3相似的胚珠缺陷表型。酵母双杂、双分子荧光互补和免疫共沉淀分析结果发现，SERKs与ERf互作，而其互作强度依赖于EPFL家族小肽。另外，epfl1/2/3/4/5/6六重突变体也显示出与er erl1/2和serk1/2/3类似的珠被缺陷。进一步检测结果表明，EPFL1-6作为配体由ER-SERK受体复合物感知来调节珠被发育。

图1.serk1/2/3突变体雌性不育

图2.epfl五重和六重突变体显示出与serk1/2/3和er erl1/2类似的胚珠缺陷表型

该研究得到了国家自然科学基金、甘肃省科学技术项目、国家重点研发计划、高等学校学科创新引智计划、中央高校基本科研业务费专项资金和兰州市科研经费补贴等的资助。

论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18701

来源：AraShare

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