清華新聞網(wǎng)2月17日電 在整個生命周期中，植物需要面臨各種環(huán)境壓力的挑戰(zhàn)，因此進(jìn)化出了許多復(fù)雜且精巧的機制來迅速有效地感知和響應(yīng)脅迫環(huán)境。過去的幾十年里，這些機制得到了廣泛而深入的探索，近期的研究更加突顯了生物分子凝聚體在植物脅迫感知和響應(yīng)中的關(guān)鍵作用。
2月10日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院方曉峰課題組應(yīng)邀在《植物通訊》（Plant Communications）撰寫了題為“植物中脅迫感知和響應(yīng)的生物分子凝聚體”（Stress sensing and response through biomolecular condensates in plants）的綜述論文，總結(jié)了生物分子凝聚體在植物脅迫感知和響應(yīng)中的研究進(jìn)展，討論了凝聚體感知脅迫信號并引發(fā)下游反應(yīng)的機制，并進(jìn)一步展望了生物分子凝聚體在植物脅迫響應(yīng)方面的研究潛力和挑戰(zhàn)。
圖1.生物分子凝聚體在脅迫感知與響應(yīng)中的作用
作者首先概述了經(jīng)典且保守的生物分子凝聚體的脅迫感知及響應(yīng)機制，包括應(yīng)激顆粒（Stress granules, SGs）、P小體（Processing bodies, PBs）以及核仁等。結(jié)合源自酵母和動物的研究結(jié)果，作者討論了這些經(jīng)典的凝聚體的組裝過程、如何感知脅迫信號并引發(fā)細(xì)胞反應(yīng)的機制、脅迫條件下的交互作用及意義等。
隨后，作者對近年來新報道的一些脅迫響應(yīng)凝聚體進(jìn)行了總結(jié)，從非生物脅迫和生物脅迫兩大方向進(jìn)行分類。在非生物脅迫方面，作者主要概述了溫度脅迫相關(guān)的凝聚體（包括高溫脅迫、低溫脅迫）、水分脅迫相關(guān)的凝聚體（包括滲透脅迫、鹽脅迫等），以及植物生長過程中環(huán)境信號改變誘導(dǎo)的凝聚體等。在生物脅迫方面，作者對植物免疫及調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮作用的凝聚體進(jìn)行了總結(jié)，對其功能和意義進(jìn)行了細(xì)致的梳理。
圖2.植物細(xì)胞中脅迫響應(yīng)相關(guān)的生物分子凝聚體
生物分子凝聚體為我們理解植物脅迫響應(yīng)提供了新的視角。然而，目前我們所了解的僅僅是冰山一角。作者最后討論了幾個未來值得探索的研究方向，包括更深入地理解凝聚體如何作為脅迫感受器和調(diào)控元件，發(fā)掘更多脅迫響應(yīng)相關(guān)的凝聚體，探索長時間脅迫條件下凝聚體的功能及變化，并有望通過針對性地調(diào)控凝聚體功能輔助抗逆高產(chǎn)作物的育種工作等。
清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士研究生彭佳璇和于藝丹為論文第一作者，方曉峰副教授為論文通訊作者。研究得到國家重點研發(fā)計劃青年科學(xué)家項目和國家自然科學(xué)基金委項目的支持。
論文鏈接：
https://www.cell.com/plant-communications/fulltext/S2590-3462(24)00646-1
供稿：生命學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
