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给力 | 三年14篇高水平文章,中国农大杨淑华组在植物抗冷胁迫研究中处在世界前沿!
来源:本站    发布时间:2020-4-21 10:42:36    点击数量:427

给力 | 三年14篇高水平文章,中国农大杨淑华组在植物抗冷胁迫研究中处在世界前沿!

中国农业大学杨淑华课题组长期以来一直从事植物耐受低温的分子机理研究,采取一系列新的技术手段,克服低温研究上的限制瓶颈,在蛋白激酶调控植物低温应答中的分子机制方面取得突破性进展,发现并阐明了蛋白激酶在植物低温应答中的调控机制,揭示了植物激素调控植物响应低温胁迫的作用机制,解析了防卫反应与低温应答信号间交互作用的分子机制。

在近三年(2017年02月-2020年4月)发表了多篇高水平的文章,其中包括1篇Mol Cell、1篇Plant Cell、2篇EMBO J、1篇PNAS、2篇Dev Cell 、3篇Molecular Plant 和 2篇New Phytol 、1篇 Trends Plant Sci 和1篇J Integr Plant Biol 等14篇通讯文章,其中包括四篇综述文章和9篇研究性文章。详细见如下:


1. 2017年2月, New Phytol 杂志在线发表了题为“Temperature-dependent autoimmunity mediated by chs1 requires its neighboring TNL gene SOC3”的研究论文。该研究揭示了拟南芥中Toll/白介素受体(TIR)核苷酸结合位点(NB)型蛋白TNCHS1与TIR-NB-亮氨酸重复序列(LRR)(TNL)蛋白SOC3相互作用,调节温度依赖性自身免疫。

论文链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.14216


2. 2017年4月,Molecular Plant 杂志在线发表了题为“BZR1 Positively Regulates Freezing Tolerance via CBF-Dependent and CBF-Independent Pathways in Arabidopsis”的研究论文。该研究揭示了油菜素类固醇(BR)信号的转录因子BZR1通过CBF依赖和CBF独立两条途径正调节植物抗冷胁迫反应。


论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205217300059?via%3Dihub


3. 2017年4月,Mol Cell 杂志在线发表了题为“Plasma Membrane CRPK1-Mediated Phosphorylation of 14-3-3 Proteins Induces Their Nuclear Import to Fine-Tune CBF Signaling during Cold Response”的研究论文。该研究揭示了冷响应蛋白激酶CRPK1磷酸化14-3-3蛋白,之后将冷信号从质膜传递到细胞核,以调节CBF的稳定性,从而确保植物精准地调节对冷胁迫的响应。


论文链接:https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1097-2765(17)30131-4


4. 2017年8月,PNAS 杂志在线发表了题为“PIF3 is a negative regulator of the CBF pathway and freezing tolerance in Arabidopsis”的研究论文。该研究揭示了PIF3通过直接结合CBF基因的启动子来下调其表达,从而充当拟南芥抗冷胁迫的负调控因子。


论文链接:https://www.pnas.org/content/pnas/114/32/E6695.full.pdf


5. 2017年12月,Dev Cell 杂志在线发表了题为“MPK3- and MPK6-Mediated ICE1 Phosphorylation Negatively Regulates ICE1 Stability and Freezing Tolerance in Arabidopsis”的研究论文。该研究揭示了MPK3/ MPK6激酶能够结合并磷酸化ICE1,导致降低了ICE1的稳定性和转录活性,从而负调节了植物中CBF的表达和抗冷胁迫。


论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1534580717307840?via%3Dihub


6. 2018年4月,EMBO J  杂志在线发表了题为“OST1-mediated BTF3L phosphorylation positively regulates CBFs during plant cold responses”的研究论文。该研究发现了OST1在体内使BTF3和BTF3L磷酸化,并促进它们与CBF相互作用,以促进冷胁迫下CBF的稳定性,故该研究揭示了OST1-BTF3-CBF模块调节植物对冷胁迫的响应的分子机制。


论文链接:https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embj.201798228


7. 2018年9月,J Integr Plant Biol杂志在线发表了题为“Insights into the regulation of C-repeat binding factors in plant cold signaling”的综述论文。该综述总结了抗冷胁迫的信号通路,特别是CBF依赖的信号通路的最新进展,并描述了植物冷信号关键组成部分的调控功能。


论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/jipb.12657


8. 2018年7月,Trends Plant Sci 杂志在线发表了题为“Molecular Regulation of CBF Signaling in Cold Acclimation”的综述论文。该篇综述总结了对CBF冷信号通路核心成分的分子调控的最新进展。


FIG. Cold Sensing in the Plant Cell
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1360138518300864?via%3Dihub


9. 2019年1月,EMBO J  杂志在线发表了题为“EGR2 phosphatase regulates OST1 kinase activity and freezing tolerance in Arabidopsis”的研究论文。该研究揭示了膜定位的EGR2与OST1相互作用,并在正常情况下抑制OST1活性, 并表明EGR2上的肉豆蔻酰修饰开关有助于植物适应冷胁迫。


论文链接:https://www.embopress.org/doi/pdf/10.15252/embj.201899819


10. 2019年6月,New Phytol 杂志在线发表了题为“Advances and challenges in uncovering cold tolerance regulatory mechanisms in plants”的综述论文。该篇综述中总结了对冷信号的理解的最新进展,并提出了植物冷胁迫反应领域的开放性问题。


    拟南芥和水稻冷信号中蛋白激酶的调控网络
论文链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/nph.15696


11. 2019年8月,Plant Cell 杂志在线发表了题为“BRASSINOSTEROID-INSENSITIVE2 Negatively Regulates the Stability of Transcription Factor ICE1 in Response to Cold Stress in Arabidopsis”的研究论文。该研究揭示了蛋白激酶BIN2在长时间的冷胁迫下与拟南芥中的ICE1相互作用并使其磷酸化,从而促进ICE1和HOS1之间的相互作用,从而促进ICE1的降解,表明BIN2在微调CBF表达中并因此在平衡植物生长和冷适应中的重要作用。



论文链接:http://www.plantcell.org/content/early/2019/08/13/tpc.19.00058.long


12. 2019年9月,Dev Cell 杂志在线发表了题为“PUB25 and PUB26 Promote Plant Freezing Tolerance by Degrading the Cold Signaling Negative Regulator MYB15”的研究论文。该研究揭示了冷激活的OST1特异性磷酸化E3泛素连接酶PUB25和PUB26,增强了它们的E3活性并促进了冷诱导的MYB15降解。因此,该研究表明PUB25和PUB26通过控制负调节剂MYB15的稳态平衡,揭示了OST1-PUB25/26在调节冷胁迫反应持续时间和幅度中的调节作用。


论文链接:https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(19)30691-4


13. 2020年2月14日,Molecular Plant 发表了来自中国农业大学杨淑华课题组题为“Molecular Regulation of Plant Responses to Environmental Temperatures”的综述论文。在该文中,作者对热形态建成,春化作用以及植物对极端温度的耐受性机制领域的最新进展进行了深度梳理和总结,同时也对相关领域的未来研究提出了方向。

论文链接:https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(20)30034-4


14. 2020年4月18日,Molecular Plant 在线发表了中国农业大学植物生理生化国家重点实验室杨淑华课题组题为“Cold-Induced CBF-PIF3 Interaction Enhances Freezing Tolerance by Stabilizing the phyB Thermosensor in Arabidopsis”的研究论文。文章报道了低温信号转录因子CBFs与光信号转录因子PIF3相互作用,稳定红光和温度受体phyB从而提高植物抗冻性的分子机制。

https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.04.006

在自然界中,植物通过生长抑制和冷驯化策略抵御低温胁迫。近期研究表明,红光受体 phyB 能通过其核小体大小和数目变化以及暗逆转速率的变化感知外界温度变化 (10oC-27oC) (Jung et al., 2016; Legris et al., 2016)。然而,phyB 介导植物对低温胁迫应答的机制仍不清楚。

杨淑华课题组前期研究发现,光信号转导通路关键转录因子 PIF3 负调控CBF基因表达和植物抗冻性,同时 E3 泛素化连接酶 EBF1/EBF2 参与 PIF3 蛋白稳定性的调控 (Jiang et al., PNAS,2017)。在此基础上,作者进一步发现低温下 CBFs 和 PIF3 存在直接的相互作用,这种互作抑制了 PIF3 和 phyB 蛋白的共降解。phyB 通过调控低温应答和生长发育相关基因的表达,正调节植物的抗冻性。phyB 突变体在红光或白光长日照下抗冻性降低,phyB 过表达植株在红光或白光下抗冻性明显增强。研究还发现,低温下 phyB 蛋白稳定性增强后能促进低温信号负调节因子 PIF1、PIF4 和 PIF5 蛋白的降解,同时低温还抑制 PIF1、PIF4 和 PIF5 基因的表达。因此低温诱导的 CBF 蛋白通过反馈调节机制精细调控低温信号,从而使植物能够抵御低温环境。该研究发现 CBFs 和 PIF3 通过互作整合低温信号和 phyB 介导的光信号,阐明 phyB 在植物适应低温环境过程中的重要作用。

图1. CBFs-PIF3-phyB模块调控植物低温应答的分子模式图
论文链接:https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(20)30107-6


杨淑华教授简介:

博士,教授,长江学者特聘教授。1991年在南开大学获理学学士学位;1994年在南开大学获得理学硕士学位;2002年获新加坡国立大学博士学位。2002-2004年在美国康奈尔大学植物生物系从事博士后研究。2005年受聘为中国农业大学生物学院植物系教授。2005年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”,2012年获得“国家杰出青年科学基金”资助,2014年获教育部长江学者特聘教授。

研究方向:
主要研究方向是植物响应低温胁迫的分子机制,包括高等植物低温胁迫的信号转导通路及其基因的表达与调控,温度信号与植物激素信号之间的相互作用,以及温度信号与生物胁迫信号之间的相互作用等。

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