温度敏感型FERONIA激酶在根毛发育中的功能学术资讯

来源：BioArt植物

在陆地植物中，根毛是由根表皮细胞的极化生长而产生的细胞突起，其发育过程分为细胞特异性分化、突起形成开始以及根尖极化生长三个过程。研究表明，类受体激酶（receptor-like kinases，RLKs）在根尖生长的调控中发挥一定作用，尤其是CrRLK1L亚家族蛋白中的FERONIA (FER)被证明参与调节根毛伸长的各个环节【1】。比如，FER可以通过结合ROPGEF1（ROP guanidine exchange factor 1）激活ROP GTPase信号从而调节根毛生长；FER及其他CrRLK1L家族蛋白还被证明可以与RALF（rapid alkalinization factor）肽配体结合并抑制初生根的伸长或调节植物免疫反应【2,3】。但是目前关于根毛发育调控的其他关键成分尚不清楚。

近日，美国University of Michigan的Erik Nielsen及其合作者在Plant Physiology在线发表了一篇题为A Temperature-Sensitive FERONIA Mutant Allele That Alters Root Hair Growth的研究论文，在拟南芥中鉴定了一个温度敏感型的FER激酶并揭示了其调控根毛发育的潜在机制。

该研究首先通过EMS 诱变筛选了4个调控根毛发育且对温度敏感的突变体（ltl1至ltl4），并对ltl2（随后称为fer-ts）进行了测试，发现fer-ts株系的根尖发育在正常温度下正常，但在高温下无法形成根毛。在此基础上，该研究通过图位克隆和全基因组测序，发现fer-ts突变是由于FER激酶胞外域中的G41S的核苷酸置换造成的。

Isolation of a temperature-sensitive root hair growth defect mutant

该研究表明，fer-ts突变体的FER功能性荧光融合蛋白仍定位于质膜，但在高温下其蛋白质更新能力增强，从而导致FER功能失活，这也表明该突变体的主要缺陷是由于未能在高温下正确地传递细胞外信号所致。同时，该研究还在CrRLK1L受体样激酶家族的其他成员和哺乳动物马来蛋白中发现了高度保守的甘氨酸残基（G41S）。

此外，该研究发现，常温下RALF1肽的添加可迅速抑制野生型及fer-ts突变体中的根毛发育，但是在高温条件下fer-ts突变体对RALF1肽的敏感性降低，表明根毛发育期间FER受体蛋白介导了非RALF依赖性的信号传导作用。有趣的是，高温下fer-ts突变体的ROS积累大大减少，并且此时不同激素的外源处理不能恢复fer-ts的表型，表明FER信号转导至少部分通过调节ROS产生发挥作用。