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植物如何感受热量并存活下来？

花匠小妙招
2024-10-07 08:34

原创 Cell Press CellPress细胞科学

植物生化研究对于理解植物面对各种胁迫的抗性和适应性至关重要，包括热能以及植物与微生物的相互作用。在本期专刊中，有几篇文章介绍了振奋人心的植物生化研究问题，许多作者分享了他们对于植物生化研究未来广阔前景的展望。

植物如何感受热量并存活下来

气候变化对地球生物生活质量的影响日益加剧。更加频繁、极端而漫长的热浪正导致地球历史上第六次复杂生命形式的大规模灭绝。从人类中心角度来看，全球变暖是对人类健康的重大威胁，因为它损害了作物产量，影响粮食安全。因此，要在气候变化的背景下保证农业生产力，就需要更深入地研究植物细胞感知温度升高并建立有效分子防御的机制。来自瑞士洛桑大学的Anthony Guihur、Mathieu E. Rebeaud和Pierre Goloubinoff发表综述文章，讨论了与此过程相关的分子伴侣和热保护代谢物，以帮助植物在极端的昼夜温度变化和季节性热浪中存活下来。

关于植物-微生物相互作用中氨基酸代谢的信息

植物不断与各种致病和有益微生物接触。对于植物来说，能区分这些微生物并作出适当反应是至关重要的。来自德国莱比锡大学的Jannis Moormann和Björn Heinemann以及科隆大学的Tatjana M. Hildebrandt发表综述文章，回顾了植物-微生物相互作用中氨基酸传感、信号传导、转运和代谢作用的最新研究进展。将单个氨基酸转化为活性化合物的生化途径近期已经被阐明，而全面的大规模方法，使氨基酸传感器和转运体成为研究关注的焦点。这些发现表明，植物的中枢氨基酸代谢与各级胁迫信号和防御反应密切交织在一起。个体的生化机制和不同过程之间的相互联系刚刚开始出现，可能会成为新的植物保护策略的基础。

对胁迫的反应：控制叶绿体降解和细胞死亡

叶绿体是植物和藻类进行光合作用的场所，因而对地球上大多数生命至关重要。由于光合化学引起的固有光氧化损伤，叶绿体的维护成本高且复杂。叶绿体降解和细胞死亡是植物适应这种胁迫的机制，具有双重作用：通过去除活性氧以保护细胞和器官；产生叶绿体并将营养物质重新分配到其他组织。来自亚利桑那州立大学的Jesse D. Woodson发表综述文章，回顾了关于引发和促进此类降解的分子机制的最新研究进展，并表明这些是涉及多种途径的复杂过程。由于与光合作用和氮代谢有关，在胁迫环境下操纵此类途径以提高作物产量和质量的方法具有巨大潜力。

Aux/IAA蛋白降解动力学的内在和外在调节因子

植物激素生长素通过调节生长素/吲哚-3-乙酸（Aux/IAA）蛋白的降解来调节转录事件。来自杜克大学的Marcelo Rodrigues Alves de Figueiredo和Lucia C. Strader发表综述文章，研究了每个Aux/IAA结构模体的组成和功能。作者还重点介绍了Aux/IAA N-末端无序区域的最新特征，这些无序区域内二级结构的形成以及影响Aux/IAA功能和稳定性的翻译后修饰（PTM）。作者提出了调整Aux/IAA家族成员之间的结构差异，以适应不同的转录抑制和降解动力学的方法。

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