西北农林揭示植物CPK10蛋白激酶激活BOR1转运体调节植物对硼缺乏的耐受性

作者：iPlants 2024/4/22 8:18:37

硼（B）对植物的生长和发育至关重要。维生素B缺乏会损害许多生理和代谢过程，特别是在根系发育和花粉萌发方面，严重阻碍作物生长和产量。然而，硼信号感知和信号转导的分子机制知之甚少。近日，《New Phytologist》杂志在线发表了来自西北农林科技大学王存课题组等题为“CPK10 protein kinase regulates Arabidopsis tolerance to

硼（B）对植物的生长和发育至关重要。维生素B缺乏会损害许多生理和代谢过程，特别是在根系发育和花粉萌发方面，严重阻碍作物生长和产量。然而，硼信号感知和信号转导的分子机制知之甚少。近日，《New Phytologist》杂志在线发表了来自西北农林科技大学王存课题组等题为“CPK10 protein kinase regulates Arabidopsis tolerance to boron deficiency through phosphorylation and activation of BOR1 transporter”的研究论文。该文发现CPK10-BOR1信号通路在维持植物B稳态中的重要性，并为作物对B缺乏胁迫的耐受性提供了遗传改良的靶点。

硼（B）是植物生长必需的微量营养素。它在各种过程中起着举足轻重的作用，包括细胞壁的合成和结构，生物膜的完整性和功能，核酸代谢，碳水化合物的合成和运输，蛋白质代谢，激素代谢，苯酚代谢，酶活性等。因此，B缺乏会显着影响植物的多种生理和代谢过程，特别是根系发育、花粉萌发、管伸长和坐果。这最终对植物生长、作物质量和产量产生负面影响。为了满足 B 要求，植物从土壤中吸收硼酸/硼酸盐阴离子。然而，在降雨量大的地区，B很容易以B（OH）的形式从土壤中浸出。随着土壤pH值的增加，植物中B的可用性降低，特别是在粘土含量高的石灰质土壤中，硼酸盐阴离子被土壤强烈吸附。干旱条件进一步减少了硼向根部的运动，加剧了缺硼症状。因此，维生素B缺乏症是农业和林业的常见问题，特别是在降雨量大、沙质或碱性土壤的地区。

该研究首先发现 CPK10 是 CPK 家族中的一种钙依赖性蛋白激酶，与硼转运蛋白 BOR1 的相互作用。CPK10突变导致B缺乏条件下生长和根系发育缺陷，而组成型活性CPK10增强了植物对B缺乏的耐受性。

此外，该研究还发现 CPK10 与 Ser689 残基的 BOR1 相互作用并磷酸化。通过各种生化分析以及酵母和植物中B转运的互补，我们发现BOR1的Ser689对其转运活性很重要。

综上所述，该研究发现 B 饥饿会触发 Ca2+信号，导致钙传感器 CPK10 的激活。随后，CPK10 与 B 转运蛋白 BOR1 相互作用并磷酸化，主要位于其 Ser689 残基处。磷酸化的 BOR1 增强了从根部到木质部的 B 转运，从而确保了植物的正常生长和发育。总的来说，这些发现将CPK10-BOR1轴描述为建立植物对有限B供应的恢复力的关键机制。

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