我院林文伟教授在Current Biology发表细胞壁调控细胞形态建成新成果

  发布时间: 2021-12-09   信息员:



    北京时间126号,福建农林大学金沙app官方门沙APP林文伟教授和海峡联合研究院唐文鑫博士等在国际知名学术期刊Current Biology, 连发两文,系统性的阐述了植物通过感受细胞壁组分及机械力变化调控表皮铺板细胞形态建成的新机制。

https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.11.030


https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.11.031

    植物细胞被细胞壁紧紧包埋着。一直以来人们普遍认为植物细胞壁只是一种给细胞提供支撑和保护作用的惰性结构。但近几年来,科学界对于细胞壁的看法发生了巨大的改变,因为随着研究的深入,越来越多的新发现使人们意识到,细胞壁是高度动态化且可塑性极强。植物细胞壁主要是由多糖类的纤维素,半纤维素,果胶及少量一些糖基蛋白组成。植物可以通过改变细胞壁的组分及结构来应对自身或者外部环境的化学(植物激素,小肽等)或者物理刺激(机械胁迫)。植物通过监测,感应细胞壁动力学变化及机械胁迫, 维持细胞稳态和完整性,来调控生长发育的方方面面,包括细胞生长和形态建成及植物对外界环境的适应性,但是这背后的分子机制仍然有待进一步的揭示。

林文伟等人的研究表明,类受体激酶FERONIA,可以通过结合细胞壁组分,果胶,进而结合到细胞壁上。植物细胞壁果胶具有甲酯与去甲酯化两种修饰方式,作为细胞壁的重要组成成分,果胶的不同修饰方式改变了细胞壁的理化性质,这种修饰变化是一种调节细胞壁动态化及可塑性的重要机制。 该研究发现,FERONIA对去甲酯化的果胶具有更高的结合力。 结合了去甲酯化的果胶后,FERONIA激发植物小G蛋白ROP6 信号途径, 进而调控细胞骨架浅层微管的空间排列,最终调控植物铺板细胞的极性生长及形态建成。这项研究不仅进一步证明FERONIA 是一种能感知细胞壁结构/组分变化的感应器, 同时通过遗传学,生化,及细胞生物学等多种方法,首次详细的阐明了从细胞壁信号感应,信号传递到胞内反应及最终调控细胞形态建成一整条完整的细胞壁信号通路(图1)。


1FER 结合细胞壁去甲酯果胶激活ROP6信号途径,调控铺板细胞形态建成


    值得指出的是,细胞组分的变化很多时候也被认为是一种机械力信号,这项研究关于FERONIA感应细胞壁组分变化的发现也促成了另一个发现:FERONIA可以通过结合去甲酯化果胶,感受外界机械力胁迫,调控细胞骨架微管蛋白的重排列,从而在机械力胁迫下维持细胞的完整性(福建农林大学唐文鑫博士为第一作者,林文伟为第二完成者)(图2)。这两项研究为更好理解植物如何感受物理刺激(包括细胞壁组分变化及机械力),达到适应性生长发育提供了理论基础。


2. FERONIA感应机械力胁迫维持细胞完整性及调控铺板细胞形态建成