耐盐植物如何耐盐?科学家找到“幕后推手”

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2018-10-24

  在盐渍化土壤中,为何有的植物耐盐而其它植物却不能?内质网成为植物耐盐与否的关键因素,但内质网如何产生作用?长期以来,科学界未有定论。

近日,国际植物领域著名期刊《植物生理学》(PlantPhysiology)杂志在线发表了由山东农业大学生命科学学院郑成超教授和黄金光副教授课题组的最新成果,该研究发现拟南芥盐敏感突变体ses1是内质网的幕后推手,推动着耐盐植物成为耐盐植物。

  土壤盐渍化严重影响植物的生长,不幸的是全球约20%的耕地及将近一半的灌溉土地受到盐胁迫危害。

如何利用盐渍化土壤、培育耐盐新作物成为全球性问题。

先期科学家发现,植物内质网在应对盐胁迫信号转导及整合方面发挥重要作用,但盐胁迫与内质网胁迫之间的调控关系仍不清楚。

山东农大的课题组通过正向遗传学,筛选并鉴定了拟南芥盐敏感突变体ses1,该突变体中蛋白质的正确折叠受到影响,导致错误折叠和未折叠蛋白大量聚集在内质网。

错误折叠和未折叠蛋白对细胞产生严重的毒害作用,为维持生存,细胞会启动内质网胁迫应答机制,以减轻内质网中蛋白质折叠的负荷,从而达到缓解胁迫、保护细胞的目的。

  本研究发现,SES1编码一个定位于内质网的分子伴侣蛋白,能帮助内质网中的蛋白质进行正确折叠。

同时,内质网胁迫感知蛋白bZIP17转录因子能够通过直接结合SES1启动子中的ERSEL顺式元件,激活其表达。 因此,SES1通过缓解盐害造成的内质网胁迫,从而增强植物的盐胁迫抗性。

该研究提供了植物对盐胁迫响应和内质网稳态之间的新见解,同时揭示了SES1调节植物抗盐的分子机制,为在更大范围内培育耐盐新作物提供了重要理论支撑。