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中国农业大学刘培团队发表茉莉酸类激素代谢、信号转导与转运的综述

来源:Mol plant植物科学


2021年8月11日,Plant Communications杂志在线发表了中国农业大学资源与环境学院刘培教授团队撰写的题为Metabolism, Signaling and Transport of Jasmonates的综述文章。文章从细胞内与细胞间分布的角度对氧化脂类植物激素茉莉酸类化合物(JAs)的代谢、信号转导与转运的研究进展进行了综述与展望。


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https://doi.org/10.1016/j.xplc.2021.100231


在植物适应陆生环境的过程中,进化出大约500多种由多不饱和脂肪酸衍生而来的茉莉酸类化合物 (JAs),来调控植物与生物环境、非生物环境的生态互作,并协调植物的生长发育与生态互作。茉莉酸-异亮氨酸(JA-Ile)作为最主要的活性JA 类物质与SCFCOI1-JAZ共受体结合启动JA核心信号途径。JA合成的关键前体OPDA和dn-OPDA、茉莉酮等茉莉酸类物质则激活与JA-Ile不同的信号途径。JAs的合成、代谢与信号转导分别在叶绿体、过氧化物酶体、细胞液、细胞核、液泡及内质网等不同的细胞区隔中进行,成为研究植物激素及代谢物区隔化调控其代谢流和信号动态的平台。


文章系统地梳理了JA前体OPDA/dn-OPDA在叶绿体/质体中的合成、JA在过氧化物酶体与细胞质中的产生、JAs在细胞质、液泡及内质网中的代谢、细胞核内JA-Ile水平的感知与信号转导的过程以及JA在细胞质和质外体间分布的调节。重点阐述了定位于胞内各细胞器膜以及细胞质膜的转运蛋白,特别是该研究团队发现的茉莉酸转运蛋白(JAT)家族,通过调节OPDA、JA/JA-Ile和其他JAs在细胞内的分布,来协调JAs的合成、代谢流与信号转导,进而提出了由转运蛋白介导的JAs在胞内区隔间及胞间转运的调控网络(图1)。文章还讨论了转运蛋白JATs介导的JA胞间转运驱动JAs的长途运输与信号传递,最后对该领域存在问题及未来研究方向进行了展望。


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图1. 转运蛋白介导的JAs在胞内区隔间及胞间转运的调控网络。


该综述揭示了由定位于细胞内膜和质膜的转运蛋白介导的JAs在胞内和胞间区隔的分布对其功能的重要性,有助于我们更加系统地了解JAs的代谢、信号转导与转运,为今后该领域的研究,特别是在可持续农业育种中的应用提供了新的靶向。

中国农业大学李梦雅、虞光辉和曹聪丽为共同第一作者,刘培教授为通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金、科技部重大研究计划和教育部新世纪优秀人才培养计划的资助。

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