https://doi.org/10.1186/s43897-024-00111-5
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近日，Molecular Horticulture在线发表了中国科学院植物研究所田世平研究员课题组的综述论文，题为Functions of Membrane Proteins in Regulating Fruit Ripening and Stress Responses of Horticultural Crops。该文系统阐述了膜蛋白在调控果实成熟与抗性应答中的重要作用，及其在信号识别、传递和物质运输中的协同机制，由此说明膜蛋白是调控果实成熟和抗性的潜在靶标。
背景介绍
成熟是果实发育的重要阶段，涉及色泽、质地和香气等品质特征的形成。果实对生物和非生物胁迫的抵抗力，对保持其品质至关重要。通常，果实成熟与抗性应答密切相关，膜蛋白作为信号转导和物质转运的重要载体，参与细胞对环境信号响应、细胞结构维持等生物学过程。许多研究表明：膜蛋白在果实成熟与抗性应答的过程中具有重要作用。
生物膜是由磷脂双分子层和蛋白质组成，其中蛋白质约占总质量的一半。膜蛋白分为整合蛋白、外周蛋白和锚定蛋白，在细胞膜上扮演不同的角色。整合蛋白贯穿整个磷脂双分子层，大多数受体，如类受体激酶和类受体蛋白都属于这一类。而外周蛋白和锚定蛋白则分别通过非共价和共价方式与膜结合。膜蛋白根据其在细胞中的定位被分为质膜蛋白和内膜蛋白。解析膜蛋白在调节果实成熟和抗性应答中的重要作用及其关联机制，不仅对深入认知膜蛋白的功能具有重要的生物学意义，而且为研发调控果实成熟与抗性应答的精准技术提供了靶标。
综述概要
该文介绍了一些重要膜蛋白对果实成熟与抗性应答的调控作用及协同机制，重点阐述了膜蛋白FERL和REM通过影响乙烯合成与信号转导途径，以及介导活性氧产生和诱导细胞死亡，参与调控果实成熟与抗性应答。
Remorins是植物特有的定位于质膜的一个蛋白家族，番茄基因组中共编码18个Remorin成员。研究表明：超表达SlREM1影响番茄红素和乙烯合成关键基因表达，促进番茄红素的积累和乙烯的产生，从而加速番茄果实的成熟；同时，超表达SlREM1能够诱导烟草叶片细胞死亡，增加成熟番茄果实对灰霉菌的抗性，其作用机制是由于SlREM1能够与其它家族成员互作形成寡聚体，通过“保卫-诱饵模型”促发胞内ROS产生，诱导细胞凋亡（Fig.1）。
Fig.1 SlREM1调控番茄果实成熟和细胞死亡的作用机制。
FER是一个典型的跨膜蛋白，最初被发现参与调控拟南芥的受精过程。最近研究表明：SlFERL通过招募乙烯生物合成途径的关键酶SlSAMS1并与之互作，调节其酶活性，进而正调控番茄果实成熟。此外，SlFERL作为一个类受体激酶，能够识别灰霉菌分泌的致病因子BcPG1，通过招募MAPK级联途径中的关键组分MAP3K18到细胞质膜，激活MAP3K18磷酸化，调节下游组分MAP2K2、MAP2K4的蛋白水平及活性，抑制MAPK信号通路过度激活，调控番茄自身生长与抗性的平衡（Fig.2）。
Fig.2 SlFERL调控果实成熟和抗性应答的作用机制。
此外，该文还总结了其它质膜蛋白（CaRBOH, CaREM1.4, MdFERL, MaSWEETs, SIRBOHB, SISWEET1.5, VvSWEET4等）、线粒体膜蛋白（MdVDAC2）、内质网膜蛋白（SIETR1, SICTR1, SIEIN2）、液泡膜蛋白（MdTST1/2, CsTST1, MsERGL6, Ma10, MdVHA/B, FaTPK1）在果实生长发育/成熟，以及生物和非生物胁迫应答过程中的调控作用（Fig.3）。这些研究进展有利于深入认识膜蛋白在感知环境信号、调控果实成熟和抗性应答中的功能，为调控果实品质和抗性应答提供了潜在靶点。
Fig.3膜蛋白在调节果实发育/成熟、生物胁迫和非生物胁迫中的功能。
中国科学院植物研究所博士研究生陈道国和刘玉菡为论文共同第一作者，田世平研究员和陈彤研究员为论文共同通讯作者，李博强研究员和陈勇副研究员为该论文提供了帮助。论文的相关研究工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助。
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Molecular Horticulture是由上海交通大学与Springer Nature集团合作出版的园艺学新刊。期刊以开放获取模式出版。2021年6月16日，创刊号正式上线，先后被DOAJ、Scopus、PubMed Central、ESCI等21个数据库收录，并入选2023年度中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。CiteScore 2023为8.0。2023 JIF为10.6，居园艺学科领域首位。期刊聚焦分子调控机制，关注从模式植物到园艺作物的转化性研究，为从事园艺学相关研究的科学家们提供全球化的学术交流平台，促进分子育种为核心的园艺学基础研究到应用的转化。热烈欢迎海内外同行，成为我们的读者、作者或审稿人。
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