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揭示植物抗逆新機制

中國

【揭示植物抗逆新機制】近日來自中國科學院遺傳與發育生物學研究所的研究人員在ERAD介導的植物激素及非生物脅迫機制研究中取得重要進展，相關研究成果在線發表在國際植物學領域著名雜志《植物細胞》（The Plant Cell）（近5年平均影響因子為10.69）雜志上 。
 
文章的通訊作者是中科院遺傳與發育生物學研究所的謝旗教授，博士生崔鳳和劉利靜為該論文的共同第一作者 。該項研究得到了國家自然科學基金委和國家蛋白研究計劃項目的資助 。
 
鹽脅迫給農業的生產帶來嚴重危害，因此研究植物的抗鹽機制能夠為從基因水平上改造農作物 ， 提高農作物的產量提供很好的理論依據 。研究發現泛素/26S蛋白酶體系統（ubiquitin/26S proteasome system, UPS）在植物的抗逆過程中起重要的調節作用，很多重要的脅迫響應因子被證明受到E3泛素連接酶調控 。近期的研究逐漸把植物對逆境脅迫反應與ER質量檢測系統（Endoplasmic Reticulum Quality Control, ERQC）聯系起來 。在ERQC中包含一種特殊的UPS機制，稱為ER相關的蛋白降解機制(ER Associated protein Degradation, ERAD) 。ERAD特異性地降解ER中錯誤折疊的蛋白 。在酵母和哺乳動物細胞中對于ERAD機制的研究已經比較透徹并且發現該機制參與了生物體的抗病及抗脅迫過程 。但植物中ERAD的關鍵性組分蛋白迄今了解甚少，阻礙了ERAD參與植物生長及環境脅迫響應的研究進程 。
 
在這篇文章中，研究人員在系統研究泛素/26S蛋白酶體系中泛素蛋白結合酶的基礎上發現了一個特異的含有跨膜區的UBC32的基因表達受多種非生物脅迫的誘導 。結合細胞生物學、分子生物學和遺傳學的方法發現UBC32是一個ER定位的具有生化活性的泛素蛋白結合酶，是植物ERAD復合物之一DOA10復合體中一個不可缺少的組分 。并且發現DOA10-UBC32參與了植物激素油菜素內酯介導的植物耐逆的新機制，研究結果為農業生產中應用油菜素內酯提高植物耐逆性提供了理論依據 。
 
這項研究是繼該研究組去年解析的ERAD 的HRD復合體后的又一重要發現 。在植物中ERAD兩大主要復合體的解析揭示了植物和其它真核生物細胞中ER蛋白質量檢控系統的共性及植物特有環境互作中特異調控機制 。

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