来源：Mplant植物科学
Abstract
摘 要
自然生长的植物叶片和根系均位于一个高度动态的微生物菌群环境中。研究显示，叶片和根系应对微生物的策略有诸多机制上的差异。例如，在与细菌接触后，根系相对特异的在伸长区（EZ）和过渡区（TZ）启动免疫，这个现象称为局部免疫（Localized Immunity: LI）。根系为何及如何启动LI的机制均不清晰。
2024年10月14日，湖南大学于峰课题组在Nature Plants上发表了题为Regulated cleavage and translocation of FERONIA control immunity in Arabidopsis roots的研究论文，提出了受体激酶FERONIA（FER）如何通过其独特的双重分子形态、调控LI，进而平衡根部生长与防御的分子机制。
研究内容
已有研究显示，质膜定位的FER与配体小肽RAPID ALKANILIZATION FACTOR（RALF）家族成员结合，抑制免疫、调控受精、生长发育、非生物逆境等多种过程。但尚不清楚FER功能多样性和组织特异性的机制。本文揭示了FER在不同的细胞区域功能多样化的机制：在缺乏细菌信号激活的静息状态下，配体小肽RALF23的功能性成熟形态维持在低浓度生理水平，全长FER定位于质膜上，抑制免疫，确保植物的正常生长不受干扰。然而，一旦细菌增殖或入侵，RALF23的功能性成熟形态会迅速积累，同时激活基质金属蛋白酶At2-MMP，At2-MMP特异性切割FER胞内激酶区域，释放出截短形式的FER（FERN，含有FER激酶区域结构）。FERN随后转运到TZ和EZ区域的细胞核内，激活LI。该过程为更容易受到病原体攻击的区域（TZ和EZ）提供稳固的保护屏障，有效抵御微生物的侵害。因此，全长的FER位于质膜，抑制根系免疫，促进植物生长；而FER的切割形式（FERN）则激活根系免疫，抵御微生物的侵害。
图1 FER调控根部局部免疫工作模式图
该研究厘清了几个重要的科学问题：（1）阐明了根系如何启动LI的机制；（2）回答了根系为何启动LI：阻止细菌入侵，平衡植物免疫与生长；（3）揭示了FER工作机制的新内涵。质膜定位的全长FER与核定位的FER（FERN）双重分子形态，实现功能的多样性与特异性。开辟了FER调控细胞活动的新区域。
作者简介
湖南大学生物学院博士后陈佳、徐凡分别为论文第一作者、并列第一作者。湖南大学于峰教授为论文通讯作者。加州大学伯克利分校栾升教授、中国科学院分子植物卓越中心周峰研究员也参与了该工作。研究得到国家自然科学基金、中国博士后基金、湖南省自然科学基金等经费的支持。
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