我院植物科学家近期在Nature Communications、Molecular Plant、Plant Cell、New Phytologist、Journal of Integrative Plant Biology、Plant Biotechnology Journal、Plant Physiology等主流杂志上发表13篇高水平论文。
植物养分高效研究领域：杨光辉课题组和王毅课题组通过解析拟南芥钾离子通道AKT1处于静息活性和磷酸化激活两种状态的结构，以及AKT1持续激活突变体和AKT1-AtKC1复合体的结构，揭示了植物根细胞吸收钾离子的分子机制、AKT1处于不同活性状态下的构象差异、不同构象的状态之间转换的分子机制，为提高植物的钾离子利用效率提供重要理论基础，也为靶向调节AKT1活性进行分子育种提供了科学依据 (Lu et al., 2022, Nature Communications)。王毅课题组研究发现类受体蛋白激酶BAK1通过拟南芥质膜H+-ATPase AHA2参与低钾胁迫反应调控。研究发现BAK1可以直接与AHA2 的C末端相互作用，并磷酸化其C末端的T858和T881位点，从而增强AHA2的H+泵活性, 促进低钾条件下根细胞对K+的吸收, 有助于植物耐受低钾胁迫 (Wang et al., 2022, Plant Physiology)。
植物逆境生物学研究领域：巩志忠课题组揭示了质膜H+-ATPase AHA2参与干旱胁迫下ABA促进拟南芥气孔关闭的早期信号转导机制。研究发现ABA可通过激活BAK1使其对AHA2 C端Ser-944进行磷酸化，激活质膜H+-ATPase，引发保卫细胞发生瞬时的质子外排过程，从而引起胞质碱化，进而积累ROS，起始ABA诱导的气孔关闭过程, 该研究为深入研究植物对干旱胁迫响应提供了重要的理论基础 (Pei et al., 2022, Plant Cell)。郭岩课题组首次证明了磷酸酶PP2C D6和D7作为SOS1的负调控元件，在正常情况下抑制SOS1。进一步的研究发现盐胁迫诱导的特异钙信号经SCaBP8解码，一方面通过激酶SOS2激活SOS1，另一方面解除磷酸酶PP2C D6及D7对SOS1的抑制，在两个方向上正调控SOS1的活性，帮助植物更好的抵抗盐胁迫 (Fu et al., 2022, Plant Cell)。杨淑华课题组揭示了冷信号关键转录因子ZmICE1 (INDUCER OF CBF EXPRESSION 1) 启动子区自然变异与玉米耐冷性的关系，阐明了ZmICE1不仅直接调控DREB1基因的表达，而且还通过调控氨基酸代谢和活性氧水平调控玉米对低温响应过程的分子机制（Jiang et al., 2022, Nature Plants）。蒋才富课题组鉴定了一个对盐胁迫超敏感的玉米自交系LH65，发现其盐胁迫超敏感表型由隐性单基因（ZmSTL3）调控，该基因编码Na+/H+反向转运蛋白ZmSOS1。在此基础上，进一步鉴定了玉米SOS信号途径ZmCBL4&ZmCBL8/ZmCIPK24a/ZmSOS1, 证明了玉米SOS信号途径在Na+稳态维持和耐盐应答中的重要作用，并发现ZmCBL8中的一个LTR/Gypsy反转录转座子插入也与玉米的耐盐性变异相关 (Zhou et al., 2022, New Phytologist)。蒋才富课题组还克隆了一个新的调控Na+稳态的QTL基因ZmNC3/ZmHKT1;2，发现其编码的HKT家族离子转运蛋白ZmHKT1;2定位于质膜，具有内向的Na+转运活性，通过减少Na+向地上部的运输，减少地上部Na+积累从而促进玉米抗盐。该研究进一步对ZmNC3/ZmHKT1;2的优异等位变异进行了研究, 证明该基因及其优异等位变异在耐盐玉米培育中有广泛的应用前景 (Zhang et al., 2022, Plant Biotechnology Journal)。
植物生长发育研究领域： 傅缨课题组证明了拟南芥SNARE家族成员SYP121是ROP2的下游效应因子，并且被激活的ROP2促进SNARE复合体的形成。此外，还发现根毛生长过程中有活性ROP2调控SYP121在顶端质膜上的极性定位，并促进了顶端的胞吐作用。该研究揭示了SYP121作为效应子直接介导了ROPs对囊泡运输和胞吐作用的极性调控，进而控制根毛顶端生长的分子机制，建立了ROP信号途径与胞吐作用中囊泡与质膜融合的直接联系 (Cui et al., 2022, Molecular Plant)。傅缨课题组还证明了玉米MYB家族成员ZmMYB69通过激活玉米木质素合成的两个转录抑制子ZmMYB31和ZmMYB42的表达，从而抑制玉米茎秆中木质素的合成，而ZmMYB69过量表达植株茎秆细胞壁的酶解效率显著增加。该研究不仅揭示了玉米木质素合成调控的新机制, 还为通过生物技术方法提高玉米秸秆生物质能源生产提供了有用的线索 (Qiang, et al., 2022, Plant Physiology)。陈立群课题组揭示了内质网定位的SDF2-ERdj3B-BiP分子伴侣复合体成员ERdj3B可能参与ERECTA家族蛋白从内质网被招募到质膜的调控, 从而与ERECTA家族受体激酶协同调节胚珠发育和热胁迫反应 (Leng et al., 2022, Plant Cell)。李继刚课题组发现14-3-3λ/κ能够与磷酸化的PIF3和光激活的phyB互作，并促进phyB-PIF3-PPK三分子复合体的形成，从而促进PIF3在照光之后快速磷酸化和降解。该研究揭示了14-3-3s蛋白调控植物光形态建成的分子机制, 为进一步解析复杂且精细的光信号调控网络提供了新的见解 (Song et al., 2022, New Phytologist)。毛同林/王向锋课题组发现OST1介导的微管解聚是ABA诱导气孔关闭所必需的生理学过程。通过互作筛选，发现OST1与微管结合蛋白SPR1互作并且磷酸化SPR1第6位的丝氨酸，而SPR1调控ABA诱导气孔关闭的功能依赖于OST1对SPR1 S6位点的磷酸化。表型分析结果表明SPR1是ABA诱导微管解聚和气孔关闭的正调控因子。进一步的细胞学分析表明，磷酸化形式的SPR1细胞学定位发生改变，从微管上解离，并促进微管解聚（Wang et al., 2022, Plant Cell）。
植物DNA损伤修复研究领域：王涛/董江丽课题组通过体内外实验证实，植物中特异的组蛋白甲基转移酶MtSUVR2对于维持基因组的稳定性和完整性发挥重要作用。当DNA双链断裂 (DSBs) 发生时，MtSUVR2在基因组未受损伤的区域通过H3K9甲基化修饰使染色质结构致密化，以抵抗DNA损伤。而在DSBs位点处，MtSUVR2驱动同源重组酶MtRAD51发生液–液相分离形成“DNA repair body”，以增加MtRAD51蛋白的稳定性。液滴环境保证了DNA修复反应的区格化，从而促进DNA修复 (Liu et al., 2022, Molecular Plant)。
代表性论文：
1. Cui, X., Wang, S., Huang, Y., Ding, X., Wang, Z., Zheng, L., Bi, Y., Ge, F., Zhu, L., and Fu, Y. (2022). Arabidopsis SYP121 acts as an ROP2 effector in the regulation of root hair tip growth. Mol. Plant 15, 1008-1023.
2. Fu, H., Yu, X., Jiang, Y., Wang, Y., Yang, Y., Chen, S., Chen, Q., and Guo, Y. (2022). SALT OVERLY SENSITIVE 1 is inhibited by clade D protein phosphatase 2C D6 and D7 in Arabidopsis thaliana. Plant Cell. doi: 10.1093/plcell/koac283.
3. Jiang, H., Shi, Y., Liu, J., Li, Z., Fu, D., Wu, S., Li, M., Yang, Z., Shi, Y., Lai, J., Yang, X., Gong, Z., Hua, J., and Yang S. (2022). Natural polymorphism of ZmICE1 contributes to amino acid metabolism that impacts cold tolerance in maize. Nat. Plants doi: 10.1038/s41477-022-01254-3.
4. Leng, Y., Yao, Y., Yang, K., Wu, P., Xia, Y., Zuo, C., Luo, J., Wang, P., Liu, Y., Zhang, X., Ye, D., Le, J., and Chen, L. (2022). Arabidopsis ERdj3B coordinates with ERECTA-family receptor kinases to regulate ovule development and the heat stress response. Plant Cell 34, 3665-3684.
5. Liu, Q., Liu, P., Ji, T., Zheng, L., Shen, C., Ran, S., Liu, J., Zhao, Y., Niu, Y., Wang, T., and Dong, J. (2022). The histone methyltransferase SUVR2 promotes DSB repair via chromatin remodeling and liquid- liquid phase separation. Mol. Plant 15, 1157-1175.
6. Lu, Y., Yu, M., Jia, Y., Yang, F., Zhang, Y., Xu, X., Li, X., Yang, F., Lei, J., Wang, Y., and Yang, G. (2022). Structural basis for the activity regulation of a potassium channel AKT1 from Arabidopsis. Nat. Commun. 13, 5682.
7. Pei, D., Hua, D., Deng, J., Wang, Z., Song, C., Wang, Y., Wang, Y., Qi, J., Kollist, H., Yang, S., Guo, Y., and Gong, Z. (2022). Phosphorylation of the plasma membrane H+-ATPase AHA2 by BAK1 is required for ABA-induced stomatal closure in Arabidopsis. Plant Cell 34, 2708-2729.
8. Qiang, Z., Sun, H., Ge, F., Li, W., Li, C., Wang, S., Zhang, B., Zhu, L., Zhang, S., Wang, X., Lai, J., Qin, F., Zhou, Y., and Fu, Y. (2022). The transcription factor ZmMYB69 represses lignin biosynthesis by activating ZmMYB31/42 expression in maize. Plant Physiol. 189, 1916-1919.
9. Song, P., Yang, Z., Guo, C., Han, R., Wang, H., Dong, J., Kang, D., Guo, Y., Yang, S., and Li, J. (2022). 14-3-3 proteins regulate photomorphogenesis by facilitating light-induced degradation of PIF3. New Phytol. doi: 10.1111/nph.18494.
10. Wang, Z., Xie, Z., Tan, Y., Li, J., Wang, F., Pei, D., Li, Z., Guo, Y., Gong, Z., and Wang, Y. (2022). Receptor-like protein kinase BAK1 promotes K+ uptake by regulating H+-ATPase AHA2 under low potassium stress. Plant Physiol. 189, 2227-2243.
11. Wang, P., Qi, S., Wang, X., Dou, L., Jia, M., Mao, T, Guo, Y, and Wang, X. (2022). The OPEN STOMATA1-SPIRAL1 module regulates microtubule stability during abscisic acid-induced stomatal closure in Arabidopsis. Plant Cell doi: 10.1093/plcell/koac307.
12. Zhang, M., Li, Y., Liang, X., Lu, M., Lai, J., Song, W., and Jiang, C. (2022). A teosinte-derived allele of an HKT1 family sodium transporter improves salt tolerance in maize. Plant Biotech. J. doi: 10.1111/pbi.13927.
13. Zhou, X., Li, J., Wang, Y., Liang, X., Zhang, M., Lu, M., Guo, Y., Qin, F., and Jiang, C. (2022). The classical SOS pathway confers natural variation of salt tolerance in maize. New Phytol. 236, 479-494.
撰写：傅缨
校对：李继刚、杨淑华
审核：楼慧强
