MHZ3在乙烯信号传递中扮演双重角色
乙烯受体在乙烯存在与否的条件下，会在激活、失活及中间状态间灵活转换，然而，乙烯分子与受体构象变化之间精确的相互作用机制尚不清晰。近期，有研究利用水稻乙烯信号负调控组分OsCTR2 在响应乙烯时快速的磷酸化和非磷酸化之间的转变作为信号激活和衰退的灵敏指标，发现膜蛋白MHZ3在调控OsCTR2磷酸化中发挥着重要作用（点击文字了解研究内容）。
图1 MHZ3是水稻乙烯信号的关键调控因子
通过深入探究MHZ3与乙烯受体之间的相互作用，研究阐明了MHZ3在乙烯信号转导通路中的双重角色，即在没有乙烯情况下MHZ3与乙烯受体互作维持OsCTR2磷酸化，OsCTR2处于激活状态，关闭乙烯信号；而在乙烯存在下，MHZ3与受体互作减弱，OsCTR2失活，MHZ3重定向OsEIN2，稳定OsEIN2使乙烯信号转导处于激活状态。这一发现不仅揭示了植物在响应环境信号和发育信号时复杂而精细的调控网络，也为深入理解乙烯信号传导的分子机制提供了线索。
乙烯信号传导与植物胁迫响应在全息生物体系中的调控机制
植物与复杂的微生物群（包括原生生物、细菌和真菌）密切协作，这些微生物对植物的生长、免疫、代谢和激素平衡至关重要。尤其是微生物群能够调控乙烯水平，从而影响植物的胁迫响应机制。微生物不仅能感知乙烯并作出响应，还通过协同调控乙烯信号，与植物形成互利关系。这种互作扩展了植物的遗传潜力，丰富了乙烯信号传递的调控能力，大幅提升了植物对环境胁迫的适应能力。因此，乙烯信号通路成为连接植物与微生物组的关键纽带，共同形成一个统一高效的生命系统。
植物乙烯的合成起始于甲硫氨酸，经腺苷甲硫氨酸合成酶（SAMS）生成S-腺苷甲硫氨酸（SAM），由1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶（ACS）催化为1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC），最终在ACC氧化酶（ACO）的作用下转化为乙烯，激活多种生理响应。微生物在这一过程中发挥调控作用，通过分泌相关酶类（如ACS和ACO）间接提高乙烯生成，或直接合成乙烯。此外，微生物还能分泌生长素和茉莉酸等激素，与乙烯信号形成复杂的调控网络；部分微生物则利用ACC脱氨酶分解ACC，减少乙烯生成，展现出精细的调控能力（图2）。
图2 共生功能体水平上的乙烯信号调控与植物胁迫响应
鉴于MHZ3在乙烯信号调控中的核心作用及其作为乙烯受体开关的独特功能，作者提出了全息生物调控模型。在这一模型中，MHZ3作为植物与微生物组的核心连接点，协调双方应对胁迫的响应，通过精准调控乙烯信号显著提升植物的抗胁迫能力。该模型揭示了植物与微生物组协作的深层机制，为农业改良和生态研究提供了新思路和理论依据。
华南农业大学农学院王孝林教授为该论文的通讯作者，博士后Arif Ali Khattak为第一作者，本科生黄颖珊参与了部分工作。该工作得到了国家自然科学基金及华南农业大学-拉多美集团产业学院的资助。
相关阅读：
aBIOTECH评述 | 解码根系微生物组，推动农业可持续发展
aBIOTECH | 中国农科院植保所揭示甲基硫菌灵及代谢物削弱根际微生物介导对黄瓜枯萎病的防御反应
aBIOTECH | 屠焰/马涛团队通过优化Kraken2工具提高微生物物种分类性能
aBIOTECH评述 | 保持饥饿：促进共生固氮，创制灵活应对根际氮波动的豆科作物
aBIOTECH | Leon Kochian教授解析培育营养—抗旱性能兼顾作物的根系结构基础
Editors-in-Chief:
Prof. Sanwen Huang
2023 IF 4.6
Indexed in EI, ESCI, PubMed Central, SCOPUS, CSCD, Google Scholar, CNKI, Dimensions...
The aims of aBIOTECH are two-fold: First to publish seminal articles that focus the relevant research communities to achieve development of superior agroecosystems, globally. Next, to foster national and international engagement, including business, politics, and society, to build an understanding of modern agrobiotechnology/genomics-empowered strategies, which can ensure the availability of adequate nutritious foods to feed the growing global population.
官方唯一投稿系统：http://www.abiotech.net
长按关注：aBIOTECH
