bioart植物 责编 | 王一

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2022年09月26日，西北农林科技大学王存教授课题组联合多家单位在pnas在线宣告了题为ca2+-dependent phosphorylation of nramp1 by cpk21 and cpk23 facilitates manganese uptake and homeostasis in arabidopsis的研谈论文，提示了植物低锰信号转导的重要机制。

ca2+是真核细胞内重要的第二信使。当植物感遭到外界环境改变时，会发生时空特异的ca2+信号，不一样钳制所造成的使的ca2+信号在时刻、频率和高低上都会有不一样程度的差异。这些ca2+信号会被ca2+感触器辨认并解码，进而激活下流前期呼应基因的表达或有关通道蛋白的活性，究竟发生特异性呼应。ca2+信号在植物的生长发育、?养分代谢、窘境钳制以及防护反应等进程中均具有无关宏旨的作用。?

锰是植物生长发育的必需微量元素之一。在ph值较高的碱性土壤和钙质土壤，植物可吸收使用的锰削减，致使植物缺锰。当前关于锰转运的研讨多会集于转运体的发掘及功用验证，对上游的调控机制却知之甚少。2021年5月份该课题组发现高锰钳制会激起ca2+信号，进而激活ca2+感触器cpks家族中的cpk4/5/6/11，并经过磷酸化mtp8的第31位和32位丝氨酸激活其转运活性，究竟将细胞质中剩下锰离子转运进液泡内，前进植物耐受锰毒害的才能?(zhang et al., 2021)。此外，该课题组在2021年11月又发现ca2+感触器cbl2/3-cipk3/9/26复合体经过磷酸化mtp8的第35位丝氨酸来抑制其转运活性，与cpk4/5/6/11拮抗调控植物锰稳态，植物借此完成生长和窘境的最佳平衡 (ju?et al., 2022)。

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近期，该课题组最新研讨发现，低锰钳制可以触发一种长时刻的ca2+信号振荡，且在根的伸长区（ez）呼应最为激烈（图1）。经过蛋白互作选择的办法，该研讨发现很可所以钙依靠性蛋白激酶cpk21和cpk23与定位在质膜上的锰转运体nramp1互作来呼应这种长时刻的ca2+信号振荡。

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进一步经过crispr/cas9技能构建的cpk21/23双骤变体在低锰钳制下体现出活络表型，而cpk23的过量表达则增强了植物对低锰钳制的耐受性。经过磷酸化实验，发现cpk21/23可以磷酸化润饰锰转运体nramp1蛋白的ser20和thr498位点。最终，经过生物化学分析、低锰活络酵母转运分析和转基因株系的表型分析证明晰thr498关于nramp1的锰转运活性至关重要。

综上所述，该研讨发现了ca2+-cpk21/23-nramp1调控途径是植物呼应低锰钳制的重要机制（图2）。该研讨加深了对ca2+

信号调控植物锰稳态的了解，并为往后碱性土壤上的低锰窘境应对研讨和农作物遗传改进奠定了坚实的基础。西北农林科技大学生命科学学院博士生傅大利，副教授张振乾以及德国明斯特大学的lukas wallrad为这篇文章一起第一作者。西北农林科技大学生命科学学院的王存教授为论文通讯作者，德国明斯特大学的j?rg kudla为一起通讯作者。德国哈勒大学的edgar peiter和我国农业科学院生物技能研讨所王磊研讨员参加了此项研讨的辅导作业。该论文得到了国家天然科学基金、我国博士后科学基金和陕西省天然科学基金等项意图赞助。

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?文章联接：https://doi.org/10.1073/pnas.2204574119