浙大《Plant Cell》发表水稻磷信号途径新结果

　　

生物通报道：在2014年4月25刊的著名权威杂志《植物细胞》（Plant Cell），浙江大学吴平教授带领的的研究小组在线发表了题为“SPX4 Negatively Regulates Phosphate Signaling and Homeostasis through Its Interaction with PHR2 in Rice”的研究论文，指出水稻SPX4通过与PHR2的相互作用，可负调控磷酸盐信号传递和体内平衡。

本文通讯作者吴平教授为浙江大学求是特聘教授、浙江省特级专家、国家杰青基金获得者和“百千万人才工程”国家级人选，其早年毕业于浙江大学土化系，1993年在国际水稻研究所（IRRI）获博士学位，随后在国际水稻研究所育种遗传与生化系做博士后工作，曾在美国德克萨斯A&M大学、康奈尔大学和耶鲁大学做访问学者。吴平教授长期从事植物营养遗传与分子生物学方面的研究，目前已在Theor Appl Genet，Plant Journal，Plant Cell，Plant Physiology，Molecular Phylogenetics Evolution等知名国际学术刊物上发表论文多篇。

对一个生物体来说，重要的是能够感知其千变万化的营养状况，为获得最佳的生长和发育，相应地改变其基因表达。固着生物如植物尤其如此。磷（P）是植物生长的一个关键因素。虽然土壤中磷含量丰富，但是能被植物直接利用的无机磷含量却很少。磷酸Pi（PO42-）是植物可利用的磷形式，在土壤中难溶，往往是植物生长的一个限制因素。植物已经进化出一系列的自适应机制，能在低磷条件下提高磷的吸收和转运。

PHR1是水稻磷酸盐信号的主要调节因子，可增强磷酸盐饥饿诱导（PSI）的基因，导致Pi胁迫条件下的Pi获得增强。PHR2通过结合优先出现在激活子或59非翻译区的顺式元件P1BS（PHR1结合序列），作用于许多Pi饥饿诱导（PSI）的基因。然而，PHR2转录水平对Pi饥饿并不敏感。所以，转录因子PHR2活性如何调节以适应不同的Pi状态？

在这项研究中，研究人员利用共免疫沉淀（Co-IP）分析，确定一个SPX蛋白家族Os-SPX4（SPX4）参与了Pi饥饿信号传递，充当PHR2的负调节蛋白。研究显示，SPX4是一个快速周转的蛋白。有趣的是，研究人员发现SPX4的稳定性，高度依赖内部的Pi浓度，当Pi充足时，SPX4通过与PHR2之间的相互作用，可抑制PHR2与其顺式元件的结合，降低PHR2到细胞核的靶向性。然而，当植物在缺磷条件下生长时，可通过26S蛋白酶体途径加速SPX4的降解，从而促进PHR2到细胞核的易位，激活PSI基因的表达。

因为SPX4水平对Pi浓度和SPX4/PHR2相互作用有应答，并调节其活性，这表明，SPX4可在不同Pi条件下感知内部的Pi浓度，并调节适当的反应来保持植物体内的Pi内稳态。（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
SPX4 Negatively Regulates Phosphate Signaling and Homeostasis through Its Interaction with PHR2 in Rice
Abstract：PHR2, a central regulator of phosphate signaling in rice, enhanced the expression of phosphate starvation-induced (PSI) genes and resulted in the enhancement of Pi acquisition under Pi deficiency stress. This occurred via PHR2 binding to a cis-element named the PHR1 binding sequences. However, the transcription level of PHR2 was not responsive to Pi starvation. So how is activity of transcription factor PHR2 adjusted to adapt diverse Pi status? Here, we identify an SPX family protein, Os-SPX4 (SPX4 hereafter), involving in Pi starvation signaling and acting as a negative regulator of PHR2. SPX4 is shown to be a fast turnover protein. When Pi is sufficient, through its interaction with PHR2, SPX4 inhibits the binding of PHR2 to its cis-element and reduces the targeting of PHR2 to the nucleus. However, when plants grow under Pi deficiency, the degradation of SPX4 is accelerated through the 26S proteasome pathway, thereby releasing PHR2 into the nucleus and activating the expression of PSI genes. Because the level of SPX4 is responsive to Pi concentration and SPX4 interacts with PHR2 and regulates its activity, this suggests that SPX4 senses the internal Pi concentration under diverse Pi conditions and regulates appropriate responses to maintain Pi homeostasis in plants.