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张红红,方晓峰
DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0720
近日,《生物技术通报》在线发表了清华大学方晓峰团队特邀综述《相分离调控植物胁迫感知和应答的研究进展》。本文首先介绍了相分离的基本概念和功能;分析了环境压力对凝集体形成的影响;阐述生物大分子利用相分离感知胁迫的分子机制;总结相分离调控胁迫应答的作用方式;综述了相分离介导植物胁迫应答进而增强环境适应性的生物学功能;最后展望了相分离在植物胁迫感知和逆境响应的研究方向。
5 问题与展望
对生物大分子相分离的研究,可以帮助我们理解植物感知和响应胁迫过程中很多经典的蛋白-蛋白相互作用模式无法解释的现象,对于揭示植物应答胁迫和适应环境的分子机制至关重要。鉴于胁迫研究的复杂性,目前相分离在胁迫响应过程中的研究还处于起步阶段。很多问题有待解决:(1)目前鉴定到的能够感知某些胁迫信号的例子还处于描述现象的阶段,这些蛋白质的相分离感知胁迫信号的分子机制甚至原子层面的机制尚不清楚,未来需要通过多学科交叉的手段来解析。(2)相分离对环境变化非常敏感,植物如何精准调控凝聚体的组装和解聚以避免错误相分离引起的副作用?换句话说,相分离形成的凝聚体如何实现特异性?(3)胁迫条件下,微小的、瞬时的、成分复杂的、非特异的凝聚体如何鉴定?真正起作用的凝聚体是否是我们目前在共聚焦显微镜下看到的微米级大小的凝聚体不得而知,需要更强大的、分辨率更高的成像体系。(4)植物体内的环境瞬变,凝聚体的组成动态变化,调控机制复杂,如何准确利用体外相分离体系解释体内相分离现象?(5)植物如何利用相分离应答相同胁迫的不同强度?(6)长期胁迫下,相分离在胁迫记忆中的作用和机制?(7)相分离如何调控植物对多种胁迫交叉信号引起的系统反应?(8)自然界胁迫压力筛选下,相分离机制是如何进化的?
植物利用相分离感知和应答胁迫的研究得到了越来越多的关注。更多后续研究需要综合运用生理学、遗传学、分子生物学、生物物理学、生物化学和计算机模拟等学科的技术手段。此外,各种胁迫应答信号途径与相分离胁迫响应调控网络的解析将是研究趋势。值得期待的是,在全球气候变化的情况下,利用相分离设计开发胁迫响应器或生物传感器的“智能型”植物,有望培养气候智能型作物,将在农业领域有很大的应用潜力。
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