植物非生物胁迫响应的新机制

2023年7月印度勒克瑙科学与工业研究理事会Tapasya Datta等人在Plant, Cell&Environment发表了题为Small but mighty:Peptides regulating abiotic stress responses in plants文章，阐述了不同小肽在植物面对干旱、高温、盐胁迫、氧化应激、营养缺乏和重金属毒性等环境胁迫时的调控机制和信号传导途径。

植物通过复杂分子网络应对非生物胁迫，小肽作为关键信号分子在其中发挥重要作用。植物小肽是由少于100个氨基酸残基组成的肽,源自大蛋白前体的蛋白酶解或直接由上游开放阅读框(uORF)翻译，通过受体激酶引发下游信号转导。

基于功能的植物小肽分类：

参与植物逆境响应的小肽；

参与植物免疫反应的小肽；

参与植物生长发育的小肽；

图1. 植物小肽的分类

研究表明，干旱、高温、高盐等逆境下，植物体内会合成多种小肽，并与特定受体结合，激活下游信号通路，帮助植物应对各种环境胁迫。在干旱胁迫下，CLE25和CLE9肽通过与BAM1/3和PEPR1受体结合，促进ABA积累和气孔关闭，增强抗旱性；在高温胁迫下，CLE45肽通过与SKM1和SKM2受体结合，维持花粉管生长，保障种子形成。

图2.小肽在干旱胁迫响应中的作用和信号通路

植物小肽在应对氧化应激和重金属毒性方面也发挥着重要作用。在氧化应激条件下，IDL6和IDL7肽通过与HAE和HSL2受体结合，显著下调早期应激响应基因的表达；而在重金属毒性条件下，miPEP408肽通过调节硫代谢途径，影响植物对砷毒性的响应，增加ROS水平，降低植物对砷毒性和硫缺乏的耐受性。

图3.小肽在其他胁迫响应中的作用和信号通路

在植物面临营养缺乏或过剩的情况时，小肽在根部合成，并通过调节根部生长，对不同元素的吸收起到调节作用。CLE1/3/4/7肽在氮缺乏条件下诱导，抑制侧根原基的发育。RGF1和RGF2肽通过调节根毛生长，提高磷的吸收。

图4.参与氮缺乏响应的小肽的作用和信号通路

图5.介导植物适应低磷可用土壤的小肽的作用和信号通路

该研究综述了植物小肽在植物发育和逆境响应中的多重作用。通过深入了解植物小肽的作用过程、下游信号组分以及它们与植物激素的相互作用，能更好地为作物改良和胁迫管理提供新的策略。

原文链接：DOI: 10.1111/pce.14792