短肽激素介导植物防御反应及根毛形成的新机制学术资讯

来源：植物生物学

AtPROPEP编码内源短肽激素，该基因家族在拟南芥中具有7个成员PROPEP1-PROPEP7。这7个成员氨基酸序列的C端相对保守,其中23个氨基酸短肽能够被2个同源激酶受体AtPEPR1和AtPEPR2识别并结合, 引起下游反应。因此，在受体的识别及信号的传递过程中具有重要作用。

以拟南芥Pep1 (plant elicitor peptide 1) 为代表的Pep多肽发现于2006年，是一类在植物中广泛存在的内源性免疫多肽，对应其前体蛋白PROPEP的C端肽段。外源施加的Pep，能够像细菌鞭毛激发子flg22多肽一样，被植物细胞膜上的免疫受体识别而激活植物对致病菌的抗性。此外，Pep1还可以通过PEPR2依赖型的方式抑制根的生长同时促进根毛的形成。但是对于Pep1两种功能之间的内在关系研究甚少。

2020年11月1日，来自日本奈良科学技术研究所的Yusuke Saijo团队，在杂志New phytologist发表题为“Uncoupling root hair formation and defense activation from growthinhibition in response to damage‐associated Pep peptides in Arabidopsisthaliana”的研究论文。在本文中，作者揭示了Pep1介导的根毛形成过程，除了需要PEPR2之外，还需要PEPR相关的激酶BAK1/BKK1和BIK1/PBL1以及植物激素乙烯、生长素等共同发挥作用。且根毛细胞在根的防御和根的生长方面具有特定的功能。作者在拟南芥的自然种群中对此问题进行了探讨。对69份材料进行分析，发现Pep1诱导的根毛形成和生长抑制在种群内存在广泛的差异，且这两个性状受不同的下游信号调控。

过表达激酶受体PEPR1和PEPR2均可诱导根毛形成。进一步的研究显示，在外源施加Pep1的条件下，使用根细胞类型特异的启动子使PEPR2在根细胞中表达，即可诱导根毛形成和根的生长抑制，说明Pep1对根毛形成和生长抑制是非细胞自主性的。有意思的是，使用pEXPA7启动子使PEPR2在根毛中特异表达时，能够解除Pep1对根生长的抑制，这意味着根毛细胞在平衡根的防御和生长方面具有特定的功能。

图：PEPR2调控pep1诱导根系反应的模型

来源：PlantBiotech 植物生物学

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