ERECTA家族类受体激酶调控植物生长发育的分子机制

Plant receptor-like kinases (RLKs), the key signal transduction components on the cell surface, play important roles in regulating plant growth, development, and response to the environment. The Arabidopsis ERECTA family RLKs play pivotal roles in regulating plant organ growth and stomatal development by recognizing the EPF family of signaling peptides. But how ERECTA receptors transduce EPF signals to intracellular components is largely unknown. In this proposal, we will use phosphoproteomic approaches, protein-protein interaction screening, and genetic complementation screening to systematically identify the signaling components downstream of ERECTA receptors. Furthermore, genetic and biochemical approaches will be used to elucidate the functions of the identified components in the ERECTA signaling pathway. This study will significantly advance our understanding of the ERECTA pathway and the signal transduction mechanisms of plant RLKs. The applicant has productive publications in this area during the past several years, and as a result accumulated a large number of useful materials and constructed many effective research systems, which will significantly facilitate the future work.

植物类受体激酶是细胞表面介导信号转导的关键组分，在调节植物生长发育及环境响应等方面发挥关键作用。拟南芥ERECTA家族类受体激酶识别EPF多肽信号分子，调控植物器官生长及气孔发育等重要生物学过程。但是，ERECTA家族受体在识别EPF信号分子并被激活后，如何将信号传导到胞内并调控植物生长发育目前还很不清楚。申请人拟通过磷酸化蛋白质组学分析、互作蛋白分离以及遗传互补筛选等方法系统鉴定ERECTA受体的下游信号组分，进而结合遗传、生化等手段研究所分离的信号组分在ERECTA途径中的功能及作用机制，对于全面揭示ERECTA信号途径、了解植物类受体激酶的功能及信号转导机制、认识植物生长及气孔发育的调节机制都具有重要科学意义。申请人近几年一直在对ERECTA信号途径进行相关研究，已经取得了较为显著的研究成果，同时积累了研究材料，建立了研究体系，为开展本申请中的工作奠定了坚实基础。

植物类受体激酶是细胞表面介导信号转导的关键组分，在调节植物生长发育及环境响应等方面发挥关键作用，其功能及信号转导机制研究是目前国际上植物学研究的前沿热点领域。已有研究表明，拟南芥ERECTA家族类受体激酶识别EPF1和EPF2小肽分子，调控气孔发育。在本研究中，我们发现ERECTA家族和SERK家族类受体激酶通过形成受体蛋白复合物而识别EPFL4、EPFL5和EPFL6小肽分子，正向调控拟南芥雄蕊花丝细胞增殖，从而促进花丝生长，进而保证成功授粉及植物育性。进一步的研究表明，丝裂原活化蛋白激酶级联途径MKK4/5-MPK3/6作用于EPFL4/5/6信号通路下游调控拟南芥花丝细胞增殖及花丝生长。因此，本研究在拟南芥中鉴定了一条调控花丝生长的多肽信号通路，对于我们认识植物花器官发育的调控机制具有重要意义，并为植物雄性不育的分子设计提供了新的思路。另外，我们通过遗传筛选发现PhyB基因的突变可以回复erecta突变体的生长缺陷，从而揭示了ERECTA信号通路与PhyB介导的光信号通路相互作用、共同调控拟南芥生长。以本项目为第一资助，我们在Plant Cell、Trends in Plant Science、Journal of Cell Science等著名期刊上发表4篇论文。