CELL RESEARCH:LRR 受体样激酶 ALR1 是一种植物铝离子传感器
来源：网络 2024-01-31 09:51
浙江大学生命科学学一团队发现了 ALR1（一种铝离子受体 LRR-RLK），并揭示了 ROS 介导的铝信号通路中从 ALR1 感知铝离子到 STOP1 中心调节器赋予铝抗性的所有后续步骤。
铝（Al）是地壳中含量最高的金属（按重量计占 8%）。然而，铝离子对植物有剧毒，具有植物毒性的铝离子可迅速进入根细胞，造成一系列细胞损伤，从而在极低的微摩尔浓度下抑制大多数植物的根系生长和功能。因此，铝毒性被认为是限制酸性土壤农业生产率的主要因素，在非生物因素对作物生产的限制中，铝毒性仅次于干旱。STOP1 是铝抗性的核心调节因子，STOP1 还受到 SUMOylation 和磷酸化的调控，然而铝离子是如何被感知并与 STOP1 中心调控因子的积累联系在一起的仍是未知数。
近段时间，来自浙江大学生命科学学院植物环境恢复力国家重点实验室Zhong Jie Ding教授及团队发现了一种对铝超敏的拟南芥突变体。该基因编码一种类似亮氨酸-富重复受体的激酶，被命名为 Al Resistance1（ALR1）。该发现确定了 ALR1 是一种铝离子受体，它通过一个综合的铝触发信号通路赋予抗性，旨在揭示它对铝离子的感知如何通过 NADPH 氧化酶 RbohD、活性氧（ROS）、RAE1 和 STOP1 与促进有机酸阴离子挤出依赖性铝抗性相关联。
结果显示，ALR1 介导的 Al 信号传导（通过其胞质结构域）与 ALR1 介导的 PSK 信号传导（通过其胞外结构域）在功能上是分开的。ALR1 在铝胁迫条件下可能对根的生长具有双重功能，细胞外结构域控制根的正常生长，而细胞质结构域则调节铝胁迫响应。相比之下，细胞质激酶域介导的铝信号传导能解毒铝，保护根尖免受铝引起的细胞损伤。一旦铝毒性解除，随着 PSK 信号的恢复，根的生长也会恢复。因此，ALR1 是迄今为止独一无二的 RLK，它通过不同的胞外和胞内蛋白结构域感知胞外和胞内信号，协调发育和胁迫反应。该研究还证明依赖 RbohD 的 ROS 是 Al 信号转导中的关键第二信使，将基于膜的细胞内 Al 感知与核反应联系起来。
ALR1 是一种铝离子受体
总之，该团队发现了 ALR1（一种铝离子受体 LRR-RLK），并揭示了 ROS 介导的铝信号通路中从 ALR1 感知铝离子到 STOP1 中心调节器赋予铝抗性的所有后续步骤。这些发现将为未来抗铝作物和树木的分子育种提供依据，因此不仅在维持农业生产和全球粮食安全方面具有巨大潜力，而且在森林恢复和改善全球生态环境方面也具有巨大潜力。
原始出处：Ding ZJ, Xu C, et. The LRR receptor-like kinase ALR1 is a plant aluminum ion sensor. Cell Res. 2024 Jan 10. doi: 10.1038/s41422-023-00915-y. Epub ahead of print. PMID: 38200278.
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