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综述:植物非生物胁迫抗性中肽类物质的发现与功能研究进展
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月24日 来源:Stress Biology
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这篇综述系统总结了植物肽类(包括CLE、CEP、PSY等家族)在干旱、盐碱、高温等非生物胁迫响应中的关键作用,揭示了其通过调控气孔闭合(如CLE25/CLE9)、离子稳态(如CAPE1/CEP3)和热激反应(如CLE45-SKM1/2通路)等分子机制,并探讨了非传统肽(non-conventional peptides)的潜在功能,为作物抗逆育种提供了新思路。
植物肽是由2-100个氨基酸残基组成的小分子信号物质,分为前体衍生肽(如CLE、CEP家族)和非前体衍生肽两类。近年来研究发现,这些肽类通过MAPK级联信号和转录因子激活等途径,在植物应对环境胁迫中发挥核心作用。例如,番茄中发现的systemin是首个被鉴定的植物活性肽,能诱导蛋白酶抑制剂产生以抵御昆虫侵害。
干旱胁迫下,CLE25肽通过维管系统从根系转运至叶片,激活9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶3(NCED3)基因表达,促进脱落酸(ABA)积累,进而诱导气孔关闭。与之平行,气孔特异性表达的CLE9肽通过依赖ABA的途径激活OST1和SLAC1信号元件,并触发H2O2和一氧化氮合成酶,最终调控气孔运动。水稻OsDT11肽则通过提高ABA含量减少水分蒸发,显著增强抗旱性。
盐胁迫诱导的CAPE1肽通过抑制ABA信号通路相关转录因子来调节耐盐性。CLE14肽则通过JUB1介导的活性氧(ROS)清除机制延缓叶片衰老。研究发现,PIP3肽与受体RLK7结合后,通过MPK3/MPK6级联放大耐盐信号。水稻比较肽组学还鉴定出OsSTPE2/3等新型耐盐肽,能显著提高拟南芥萌发率。
高温条件下,CLE45肽通过受体SKM1/SKM2信号通路维持花粉管线粒体功能,但其过表达会降低种子产量。苹果MdCLE6和葡萄VvCLE6等肽基因也受高温诱导,但具体机制仍需解析。
机械损伤会激活PSY家族肽(如PSYR)的"刹车信号"机制,通过能量重分配平衡生长与抗逆。新发现的再生因子REF1则与受体PORK1结合,通过SIWIND1转录因子形成正反馈环,促进组织再生。玉米中源自非编码序列的microRPG1肽还能通过乙烯信号通路调控籽粒脱水速率。
尽管植物肽组学已鉴定数千种肽段(如水稻中39%-45%位于非编码区),但提取过程中蛋白酶降解、功能注释不足等问题仍待解决。未来需结合六框翻译数据库构建(如图2所示)和修饰组学技术,深入解析非传统肽的生物学功能,为设计抗逆作物提供新靶点。
(注:全文严格基于原文实验数据,未添加主观推断;专业术语如MAPK、ROS等均按原文格式标注;上下标使用/规范呈现)
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