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责编 | 王一
植物细胞壁在韧性和延展性之间表现出严格的平衡：细胞壁的韧性能够使细胞壁承受来自于细胞内部的膨压，对细胞起保护性作用；而细胞壁的软化和延展性则是植物生长的必要条件。植物细胞的伸长速率随外界环境更迭（如昼夜交替）而发生相应变化，与之对应的细胞壁重塑有关的代谢过程也必然发生适应性的改变。而这种改变必须及时反馈给细胞内生长调节途径，两者协调同步才能确保细胞在保证有足够强度维持植物基本形态的同时不会畸形甚至破裂，然而目前能直接向细胞内传递细胞壁变化的信号分子了解并不多。
5月4日，来自河北师范大学生命科学学院分子细胞研究所的研究团队在Current Biology杂志上发表了题为The receptor kinase OsWAK11 monitors cell wall pectin changes to fine-tune brassinosteroid signaling and regulate cell elongation in rice的研究论文，报道了水稻细胞壁果胶甲酯化修饰动态变化调节生长发育的分子机制。
该团队研究表明水稻细胞壁连类受体激酶-OsWAK11是连接细胞壁果胶甲酯化变化和油菜素内酯（BR）信号途径的纽带，它们共同调节细胞生长速率的适应性变化。遗传学数据表明OsWAK11通过调控水稻的细胞伸长来控制多个重要的农艺性状。生化数据显示OsWAK11可以直接与BR受体OsBRI1结合，并磷酸化存在于多数单子叶植物中常保守的氨基酸残基-Thr752（位于OsBRI1的近膜区），从而抑制了OsBRI1对其共受体OsSERK1/OsBAK1的相互作用与磷酸化，使得BR信号传递受阻。OsWAK11的胞外域倾向于结合甲酯化形式的果胶，黑暗条件下，细胞壁中果胶的甲酯化程度升高，引起OsWAK11自我磷酸化水平改变并被26S蛋白酶体降解，从而解除了对BR信号的抑制，进而促进暗下植物细胞伸长生长。
图1. OsWAK11调节水稻细胞伸长生长的分子机制
过去的研究揭示了许多调节植物光暗条件下生长的信号分子，其中绝大多数为转录因子，例如，光信号相关的转录因子 HY5 与 PIFs，激素信号相关转录因子 BZR1/BES1 和 ARFs 等。而细胞质膜表面的信号分子调控植物光暗生长的研究目前了解不多。该研究揭示了类受体激酶OsWAK11通过感受光暗引起的细胞壁果胶变化，进而影响BR信号通路，OsWAK11通过衔接光、细胞壁动态重塑与 BR 激素信号实现对水稻昼夜生长的调节。该研究不但回答了细胞壁重塑如何与细胞内激素信号协同调控植物生长的科学问题，而且还阐明了跨膜信号调节植物昼夜生长的新机制。
岳智亮博士为该论文的第一作者，张胜伟教授为通讯作者。该研究受到国家自然科学基金、河北省青年拔尖人才项目、河北省自然科学基金杰出青年基金项目及河北师范大学科研项目的资助。河北师范大学孙颖教授及美国斯坦福大学卡耐基研究所王志勇教授对本研究给予了大力支持，浙江省农科院邓志平研究员在蛋白质磷酸化位点鉴定工作中也做出了重要贡献。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.04.028
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