不同胁迫期间植物系统信号网络可以响应不同的胁迫

　　植物组织对非生物胁迫、机械损伤或病原体攻击的感知导致了系统信号的激活，这些信号从受影响的组织传播到整个植物。这一过程是植物在逆境中生存所必需的，被称为系统信号传导。在这一过程中触发的不同信号有钙、膜电位、活性氧(ROS)和水势信号，并调节至关重要的植物响应过程。虽然在系统信号传递过程中被激活的不同信号被认为是相互关联的，但它们的协调性和层次仍有待确定。

　　5月31日，来自美国密苏里州大学的Ron Mittler研究团队在Plant Journal 发表了题为Integration of electric, calcium, reactive oxygen species and hydraulic signals during rapid systemic signaling in plants的研究论文，揭示植物在受到不同胁迫时，所激发的系统信号转导过程中的膜电位、钙离子、ROS和水势信号间的整合机制。

　　最近的研究表明，这种从细胞到细胞传播的系统信号利用维管束，比如木质部薄壁组织和韧皮部细胞等组织来介导系统的钙、电、活性氧(ROS)和水势信号。此外，钙通道谷氨酸受体样(GLR)3.3和3.6被发现在调节创伤期间的全身电信号和钙信号中发挥关键作用（系统的电信号的快速传播取决于GLR离子通道家族成员GLR3.3和GLR3.6。在glr3.3/glr3.6双突变体中，Ca2+信号完全抑制了，反过来，通过在双突中表达GLR3.6，可以恢复到接近野生型水平，证实了GLR功能与[Ca2+]cyt信号的传导之间的联系，该工作于2018年发表在science杂志上）。RBOHD和RBOHF被发现在高光(HL)应激期间调节系统ROS信号中发挥关键作用。系统ROS信号进一步被受到CGNC2、MSL2和3、PIP2；1和PDLP1和5的调节，从而对HL胁迫进行响应。

　　尽管，上述不同系统信号的识别和特征研究获得了一些进展，但目前尚不清楚它们如何相互作用，以及它们如何对不同的刺激做出反应。

　　在本研究中，为了研究不同系统信号的整合、特异性及其调控，在相似的实验条件下，作者利用先进的全植物成像和液压测量相结合的方法，测定了4-5周龄的野生型拟南芥和不同的拟南芥突变体（rbohD，glr3.3；glr3.6和pdlp5），在相同的生长条件下，受到相同的高光（HL）胁迫或伤害的局部处理后，膜电位、钙和活性氧水平以及水压的系统变化。

　　研究结果表明，系统膜电位、钙离子、ROS和水势信号的激活在受伤反应中依赖于谷氨酸受体样蛋白GLR3.3和3.6。相比之下，在HL胁迫下，系统钙离子和膜电位的变化依赖于GLR 3.3和3.6，而系统水势信号不依赖于GLR 3.3和3.6。进一步表明，在对HL应激或创伤的系统反应中，膜电位和钙水平的系统变化需要PDLP5，并证明了创伤过程中GLR3.3；GLR3.6对水势变化的调节需要PIP2；1的作用。

　　综上，该研究表明在不同胁迫期间通过植物维管系统传播的快速系统信号网络可以传递不同类型的信号，以响应不同的胁迫，而这些信号可能相互关联，也可能不关联，这取决于触发它们的胁迫类型。