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章文华教授团队在磷脂信号研究取得系列重要进展

近期,我院章文华教授领衔的植物逆境生理与分子遗传改良团队Plant PhysiologyJournal of Experimental Botany期刊分别发表了题为“HSP70-3 interacts with phospholipase Dδ and participates in heat stress defense”和“Involvement of Arabidopsis phospholipase D δ in regulation of ROS-mediated microtubule organization and stomatal movement upon heat shock”的研究论文,在植物磷脂介导的植物抗逆机理研究方面取得系列新进展。

高温胁迫已经成为限制农作物生长、生产的主要非生物胁迫之一。植物细胞膜是最先感受和应答外界刺激。磷脂是细胞膜的主要组分,也是重要的信号分子。该团队前期研究发现,拟南芥磷脂酶PLDδ是定位于质膜的微管结合蛋白,通过抑制微管聚合负调控植物耐热性,且该过程依赖于PLDδ生化活性(Zhang et al., 2017, Plant Cell Environ)。该团队最新研究发现,胞质型热激蛋白HSP70-3也能结合和稳定微管,而且可以与PLDδ互作,从而共同调节磷脂代谢、微管形态和植物耐热性。深入研究表明,622位精氨酸是二者互作的关键位点。有意思的是,高温处理促使大量HSP70-3蛋白向质膜募集,而且该过程依赖于二者的互作(Plant Physiology, https://doi.org/10.1093/plphys/kiaa083)。

另外,该团队在J Exp Bot期刊发表的研究论文(https://doi.org/10.1093/jxb/eraa359)发现,热胁迫诱导产生的H2O2能氧化PLDδ蛋白并提高其酶活,解聚保卫细胞微管骨架,最终促进气孔关闭。深入研究发现,H2O2处理可能促使PLDδ蛋白形成二硫键,增加其与钙离子的结合能力。总之,系列研究暗示PLDδ是植物细胞膜上重要的温度感受器。上述相关研究成果对农作物的抗逆分子遗传改良具有重要意义。

生命科学学院宋萍博士为Plant Physiol文章第一作者,宋萍和贾倩茹博士研究生为J Exp Bot文章共同第一作者,张群教授为两篇研究论文的通讯作者,山东农业大学的苏英华教授,江苏省农业科学院经济作物所陈华涛研究员、南京中山植物园药用植物研究中心的李莉博士参加了部分研究。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省杰出青年基金和江苏省自主创新项目的资助。