综述:转录因子与氧化还原相关基因在植物应激响应中ROS、RNS和H2S信号通路的互作机制

【字体: 时间:2025年07月31日 来源:Plant, Cell & Environment 6.3

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  这篇综述系统阐述了H2O2(ROS)、NO(RNS)和H2S(RSS)作为关键信号分子在植物应激中的双重作用:高浓度时引发硝化-氧化应激,低浓度时通过转录因子(TFs)介导的核质穿梭和翻译后修饰实现氧化还原调控网络,为植物逆境适应机制研究提供了新视角。

  

ABSTRACT
活性氧(H2O2)、一氧化氮(NO)和硫化氢(H2S)构成植物应激响应的核心信号网络。这些分子在阈值浓度之上会引发硝化-氧化应激,导致脂质过氧化、蛋白质变性和DNA损伤;而在调控浓度范围内,它们通过复杂的代谢交叉对话激活转录因子(TFs)介导的防御机制。研究发现,过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶与非酶促抗氧化系统共同维持ROS/RNS/RSS的动态平衡。

关键调控节点
锌指蛋白(ZFP)、MYB和WRKY等转录因子家族通过半胱氨酸残基的S-亚硝基化、S-硫化等翻译后修饰感知氧化还原信号。例如,拟南芥中WRKY75的核定位受H2O2浓度梯度调控,而ZAT12则通过硫醇开关机制响应H2S信号。这种"氧化还原传感器"特性使TFs能整合多种环境胁迫信号,触发下游抗氧化基因(如APX、GR)的差异表达。

分子互作网络
实验证据显示,ROS-RNS-RSS三者在代谢层面存在交叉调控:NO通过抑制过氧化氢酶活性增强H2O2积累,而H2S可通过巯基化修饰调控NADPH氧化酶(RBOH)活性。这种级联反应最终影响TFs的DNA结合能力,如在盐胁迫下,MYB30与过氧化物酶基因启动子的结合效率受H2O2/NO比例调控。

Conflicts of Interest
作者声明无利益冲突。研究结果对解析作物抗逆分子机制具有重要价值,特别是通过人工调控TF网络实现作物抗逆性定向改良的潜在应用前景。

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