不同脅迫期間植物系統信號網絡可以響應不同的脅迫

　　植物組織對非生物脅迫、機械損傷或病原體攻擊的感知導致了系統信號的激活，這些信號從受影響的組織傳播到整個植物。這一過程是植物在逆境中生存所必需的，被稱為系統信號傳導。在這一過程中觸發的不同信號有鈣、膜電位、活性氧(ROS)和水勢信號，并調節至關重要的植物響應過程。雖然在系統信號傳遞過程中被激活的不同信號被認為是相互關聯的，但它們的協調性和層次仍有待確定。

　　5月31日，來自美國密蘇里州大學的Ron Mittler研究團隊在Plant Journal 發表了題為Integration of electric, calcium, reactive oxygen species and hydraulic signals during rapid systemic signaling in plants的研究論文，揭示植物在受到不同脅迫時，所激發的系統信號轉導過程中的膜電位、鈣離子、ROS和水勢信號間的整合機制。

　　最近的研究表明，這種從細胞到細胞傳播的系統信號利用維管束，比如木質部薄壁組織和韌皮部細胞等組織來介導系統的鈣、電、活性氧(ROS)和水勢信號。此外，鈣通道谷氨酸受體樣(GLR)3.3和3.6被發現在調節創傷期間的全身電信號和鈣信號中發揮關鍵作用（系統的電信號的快速傳播取決于GLR離子通道家族成員GLR3.3和GLR3.6。在glr3.3/glr3.6雙突變體中，Ca2+信號完全抑制了，反過來，通過在雙突中表達GLR3.6，可以恢復到接近野生型水平，證實了GLR功能與[Ca2+]cyt信號的傳導之間的聯系，該工作于2018年發表在science雜志上）。RBOHD和RBOHF被發現在高光(HL)應激期間調節系統ROS信號中發揮關鍵作用。系統ROS信號進一步被受到CGNC2、MSL2和3、PIP2；1和PDLP1和5的調節，從而對HL脅迫進行響應。

　　盡管，上述不同系統信號的識別和特征研究獲得了一些進展，但目前尚不清楚它們如何相互作用，以及它們如何對不同的刺激做出反應。

　　在本研究中，為了研究不同系統信號的整合、特異性及其調控，在相似的實驗條件下，作者利用先進的全植物成像和液壓測量相結合的方法，測定了4-5周齡的野生型擬南芥和不同的擬南芥突變體（rbohD，glr3.3；glr3.6和pdlp5），在相同的生長條件下，受到相同的高光（HL）脅迫或傷害的局部處理后，膜電位、鈣和活性氧水平以及水壓的系統變化。

　　研究結果表明，系統膜電位、鈣離子、ROS和水勢信號的激活在受傷反應中依賴于谷氨酸受體樣蛋白GLR3.3和3.6。相比之下，在HL脅迫下，系統鈣離子和膜電位的變化依賴于GLR 3.3和3.6，而系統水勢信號不依賴于GLR 3.3和3.6。進一步表明，在對HL應激或創傷的系統反應中，膜電位和鈣水平的系統變化需要PDLP5，并證明了創傷過程中GLR3.3；GLR3.6對水勢變化的調節需要PIP2；1的作用。

　　綜上，該研究表明在不同脅迫期間通過植物維管系統傳播的快速系統信號網絡可以傳遞不同類型的信號，以響應不同的脅迫，而這些信號可能相互關聯，也可能不關聯，這取決于觸發它們的脅迫類型。