ERFVIIs介导的低氧响应进化机制:维管植物根系适应缺氧土壤的转录调控枢纽

【字体: 时间:2025年05月29日 来源:Molecular Plant 17.1

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  本研究揭示了陆生植物低氧响应进化的关键机制,发现VII族乙烯响应因子(ERFVIIs)通过氧依赖性蛋白酶解途径(PCO N-degron)在维管植物中演化为转录调控枢纽。研究人员通过跨物种比较分析,证实糖酵解和发酵相关基因的保守诱导模式,并阐明ERFVIIs与根系协同进化对缺氧土壤的适应性意义,为植物环境适应机制研究提供新范式。

  

这项开创性研究解码了陆生植物应对低氧环境( hypoxia )的进化密码。当氧气浓度下降时,开花植物通过VII族乙烯响应因子( ERFVIIs )启动转录应答,这些关键调控蛋白的命运由植物半胱氨酸氧化酶( PCO )介导的N端降解通路( N-degron pathway )精确控制。

科研团队跨时空追踪了从苔藓到被子植物的低氧响应特征,发现所有陆生植物门类都保留着糖酵解和发酵相关基因的保守激活模式。有趣的是,ERFVIIs这个"分子开关"竟是在维管植物的共同祖先中首次登场,与真正的根系进化同步。这些转录因子通过获得氧依赖性不稳定性,摇身变为调控低氧适应基因的"指挥官"。

更令人惊叹的是,不同植物类群多次"征用"其他ERF家族成员作为PCO通路的降解靶标。这些发现勾勒出一幅生动的进化图景:随着维管系统与根系在缺氧土壤中开拓疆域,ERFVIIs逐步精炼为高效的环境传感器,成就了植物王国最伟大的适应性突破之一。

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