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PPR蛋白响应植物非生物胁迫的研究进展

2023-12-16分类号:S311

【作者】李程   路凯   王才林   张亚东
【部门】江苏省农业科学院粮食作物研究所/国家耐盐碱水稻技术创新中心华东中心/江苏省优质水稻工程技术研究中心/国家水稻改良中心南京分中心/江苏省农业生物学重点实验室  
【摘要】非生物胁迫是造成全球粮食减产的主要因素之一。研究植物逆境相关蛋白的功能及应答机制,对于提高作物抗逆性具有重要意义。三角状五肽重复(PPR)蛋白属于高等植物中最大的核编码蛋白家族,因其包含高度特异性的PPR基序而得名。依据基序类型及其排列,PPR蛋白可分为P和PLS两类,PLS类蛋白又可以根据其羧基末端的结构域进一步分为PLS、E、E+、DYW等亚类。PPR蛋白广泛分布于陆生植物中,主要定位于叶绿体和线粒体,亦有少数定位于细胞核中。作为序列特异性RNA结合蛋白,PPR蛋白参与植物RNA加工的多个方面,包括RNA编辑、RNA剪接、RNA稳定和RNA翻译。PPR蛋白在植物的整个生命进程中发挥多种重要作用,但对其在植物抗逆性中的作用机制还不清楚。本文在总结已有报道的非生物胁迫相关PPR蛋白定位和功能的基础上,重点综述了PPR蛋白参与调控植物非生物胁迫的作用机制(包括转录后调控和逆行信号),并对其进行讨论。转录后调控与PPR蛋白参与RNA转录后的修饰作用有关,其一般被认为通过结合RNA并调节细胞器RNA代谢来调控逆境相关基因的表达,从而影响植物抗逆性。逆行信号方面,PPR蛋白的损伤导致线粒体或叶绿体功能受损,然后产生各类逆行信号(如ROS),进而调控相关基因表达,抵御逆境。然而,由于质体中的逆行信号会受到许多环境因素的影响,这些因素部分还未明确,导致PPR蛋白在逆行信号中的作用机制仍有很多问题有待阐明。此外,PPR蛋白存在一因多效性,部分蛋白在作用于抗逆性的同时,还会对植物的生长和生殖产生重要影响。最后,本文阐述了利用PPR蛋白作为RNA编辑工具的研究现状,探讨了目前PPR蛋白响应植物非生物胁迫方面尚待解决的问题及研究前景,提出了未来研究仍需关注的重点和难点,为深入研究PPR蛋白的功能和作物非生物胁迫抗性育种提供参考。
【关键词】PPR蛋白  植物  非生物胁迫
【基金】江苏省种业振兴揭榜挂帅项目(JBGS[2021]001)
【所属期刊栏目】中国农业科学
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