植物糖基化磷脂酰肌醇錨定蛋白LORELEI家族研究進(jìn)展

賈明生 張?jiān)佈? 張恒 韓霞 侯笑顏 戴紹軍

摘? 要： 植物L(fēng)ORELEI（LRE）蛋白家族是植物糖基化磷脂酰肌醇錨定蛋白（GPI-AP）亞家族的一種，在擬南芥中有4個(gè)成員，分別為L(zhǎng)RE，LRE-like GPI-AP 1（LLG1），LLG2和LLG3。這些成員在植物體內(nèi)的表達(dá)位置和功能不同。LRE主要在雌配子體的助細(xì)胞、卵細(xì)胞和中央細(xì)胞表達(dá)，在助細(xì)胞中表達(dá)量最高，另外在受精卵與胚乳中也有部分表達(dá)。LRE主要參與高等植物的雙受精作用，介導(dǎo)花粉管接受并調(diào)控胚胎的早期發(fā)育。LLG1在植物各組織器官中都有表達(dá)，在營(yíng)養(yǎng)器官（根和葉）中表達(dá)水平最高，主要調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育（如根與根毛生長(zhǎng)）、鹽逆境應(yīng)答，以及免疫應(yīng)答過(guò)程。LLG2和LLG3主要在成熟花粉粒和花粉管中表達(dá)，調(diào)控花粉管生長(zhǎng)與爆裂，釋放精子完成雙受精作用。該文綜述了植物L(fēng)RE家族成員組成、蛋白質(zhì)特征，及其在植物生長(zhǎng)發(fā)育與逆境應(yīng)答過(guò)程中的作用。

關(guān)鍵詞： 糖基化磷脂酰肌醇（GPI）; LORELEI（LRE）; LRE-like GPI-AP（LLG）; 花粉管; 根; 免疫和鹽應(yīng)答

中圖分類(lèi)號(hào)： Q 946.1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? ? 文章編號(hào)： 1000-5137（2020）06-0603-11

Abstract： LORELEI（LRE） protein family belongs to a subfamily of glycosylphosphatidylinositol-anchored proteins（GPI-AP） in plants.In Arabidopsis thaliana，four members of LRE family proteins with various expression patterns and functions are found，which are LRE，LRE-like GPI-AP 1（LLG1），LLG2，and LLG3.LRE is mainly expressed in the synergid cell，egg cell，and central cell of the female gametophyte.The highest expression level is detected in the synergid cell.In addition，LRE is also observed in the zygote and endosperm.LRE participates in the process of double fertilization in higher plants by mediating the reception of pollen tube and regulating the early development of embryos.Expression of LLG1 is detected in all of the tissues / organs in plants，and has the highest expression level in vegetative organs，such as roots and leaves.LLG1 plays important role in regulating the plant growth and development（e.g.，root and root hair growth），salinity response，and immune response.LLG2 and LLG3 are expressed in mature pollen grains and pollen tubes.They are involved in regulation of pollen tube growth and burst，and sperm release for double fertilization.In this review，we summarize the components and protein characteristics of LRE family，and highlight the advances on their functions in the processes of plant growth，development，and stress response.

Key words： glycosylphosphatidylinositol（GPI）; LORELEI （LRE）; LRE-like GPI-AP （LLG）; pollen tube; root; immune and salinity response

1? 糖基化磷脂酰肌醇錨定蛋白的發(fā)生及結(jié)構(gòu)

糖基化磷脂酰肌醇錨定蛋白（GPI-APs）是一類(lèi)非常重要的膜蛋白，廣泛存在于真核生物中，具有高度保守的核心結(jié)構(gòu)域，一般由糖基磷脂酰肌醇（GPI）部分和蛋白部分組成。GPI由脂質(zhì)和多糖組成，脂質(zhì)可以是磷脂酰肌醇或肌醇磷酸神經(jīng)酰胺，多糖部分由保守的核心多糖骨架和可變支鏈構(gòu)成，核心多糖骨架包含1個(gè)磷酸乙醇胺、3個(gè)甘露糖和1個(gè)葡萄糖胺[1]。雖然GPI部分的組分是保守的，但當(dāng)GPI錨定在前體蛋白上后，支鏈的不同修飾導(dǎo)致GPI結(jié)構(gòu)多變[1]。GPI錨定修飾作為一種常見(jiàn)的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，將前體蛋白C末端以共價(jià)鍵形式與GPI相連[1-2]。被GPI錨定修飾的前體蛋白具有特殊結(jié)構(gòu)，包括N端信號(hào)肽（SP）和C端保守的GPI錨定位點(diǎn)ω。GPI錨定的生物合成途徑從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞質(zhì)表面合成氨基葡萄糖磷酸肌醇開(kāi)始，隨后翻轉(zhuǎn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔側(cè)，添加甘露糖，最后末端加入乙醇胺磷酸（圖1（a））。在GPI錨定修飾過(guò)程中，GPI轉(zhuǎn)酰胺酶在指定ω位點(diǎn)切割前體蛋白，并識(shí)別GPI錨，轉(zhuǎn)移到前體蛋白上（圖1（b））。然后，經(jīng)GPI修飾的蛋白質(zhì)通過(guò)膜泡運(yùn)輸轉(zhuǎn)至高爾基體（圖1（c）），在高爾基體中經(jīng)過(guò)進(jìn)一步修飾后，由獨(dú)特的囊泡運(yùn)輸途徑分泌至細(xì)胞膜外小葉，并定位于富含鞘磷脂和膽固醇的膜微區(qū)，調(diào)控細(xì)胞表面活動(dòng)（圖1（d），1（e））[1，3]。

GPI-APs在調(diào)節(jié)真核生物生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)發(fā)生和疾病免疫等過(guò)程中起重要作用。GPI-APs合成、分泌、膜定位，以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中出現(xiàn)缺陷，將導(dǎo)致植物死亡或生長(zhǎng)發(fā)育異常[4-7]。在植物GPI-APs合成過(guò)程中，磷脂酰肌醇聚糖合酶家族蛋白SETH1和SETH2作為兩個(gè)關(guān)鍵作用酶參與GPI合成的第一步，這兩種蛋白的缺失導(dǎo)致花粉管細(xì)胞壁中胼胝質(zhì)異常積累，花粉萌發(fā)率降低，花粉管生長(zhǎng)異常[4]。在GPI合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶是甘露糖基轉(zhuǎn)移酶家族蛋白PEANUT（PNT），擬南芥pnt功能缺失突變體中，細(xì)胞壁纖維素含量減少，果膠、木葡聚糖和胼胝質(zhì)等異常積累，嚴(yán)重影響細(xì)胞壁形成[5]。此外，轉(zhuǎn)酰胺基酶GPI8負(fù)責(zé)將前體蛋白ω位點(diǎn)后的C末端切除，并識(shí)別GPI錨，連接到此位點(diǎn)。GPI8基因不同程度的缺失會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)有不同影響，該基因點(diǎn)突變后會(huì)影響植物葉片氣孔形成，而T-DNA插入突變體則會(huì)影響蛋白的正確定位，引起植物生殖發(fā)育缺陷[6-7]。在植物體內(nèi)，GPI-APs在細(xì)胞壁合成、器官形成，以及生殖發(fā)育等過(guò)程中都發(fā)揮作用，但其作用的分子機(jī)理仍有待研究。

2? LORELEI（LRE）家族蛋白序列特征及進(jìn)化關(guān)系

擬南芥有248個(gè)GPI-APs[8]。根據(jù)其保守結(jié)構(gòu)域，分為COBRA，ENODL和LORELEI共3個(gè)亞家族，分別調(diào)節(jié)細(xì)胞壁纖維素生物合成、花粉管接受和雙受精作用[9-11]。擬南芥LORELEI家族有LORELEI，LRE-like GPI-AP 1（LLG1），LLG2和LLG3共4個(gè)成員，定位于細(xì)胞質(zhì)膜外表面，作為長(zhǎng)春花類(lèi)受體激酶（Catharanthus roseus receptor kinase 1-like，CrRLK1L）家族的分子伴侶，參與CrRLK1L的轉(zhuǎn)運(yùn)和胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[12]。

擬南芥LRE的氨基酸序列包括N端SP、中央?yún)^(qū)域、構(gòu)象可變區(qū)，以及C端GPI錨定結(jié)構(gòu)域，保守的GPI錨定位點(diǎn)ω緊鄰C端GPI錨定區(qū)（圖2）。中央?yún)^(qū)域內(nèi)有8個(gè)高度保守的半胱氨酸（Cys），可以形成4對(duì)二硫鍵，參與維持蛋白3D結(jié)構(gòu)（圖2）[7，13-14]。在以擬南芥等十字花科（Brassicaceae）植物為代表的雙子葉植物，如水稻（Oryza sativa）、玉米（Zea mays）、小花堿茅（Puccinellia tenuiflora）等單子葉植物，以及石松和苔蘚植物中，LRE成員都高度保守。LRE第5個(gè)和第6個(gè)Cys之間的12個(gè)氨基酸中存在一個(gè)高度保守的天冬酰胺-天冬氨酸（Asn-Asp）二肽（圖2），這12個(gè)氨基酸形成的結(jié)構(gòu)域?qū)τ贚RE在花粉管接受過(guò)程中發(fā)揮作用十分重要[7]。

對(duì)擬南芥LRE家族成員的開(kāi)放閱讀框進(jìn)行聚類(lèi)分析表明：LLG1與LLG2/3屬一個(gè)分支，但LLG2和LLG3同源性最高，而LLG1與LRE同源關(guān)系較為密切。其蛋白同源性基本反映了成員的生物學(xué)功能（圖3）。LRE和LLG1/2/3密切相關(guān)，通過(guò)在不同組織器官的差異表達(dá)調(diào)控不同的生物學(xué)過(guò)程[12，15-17]。

3? LRE介導(dǎo)高等植物花粉管接受

在被子植物中，花粉管中的兩個(gè)精細(xì)胞在助細(xì)胞作用下被轉(zhuǎn)運(yùn)到胚珠中，分別與卵細(xì)胞和中央細(xì)胞融合，完成雙受精作用。在受精之前LRE主要介導(dǎo)花粉管接受過(guò)程。LRE在雌配子體的助細(xì)胞、卵細(xì)胞和中央細(xì)胞中高豐度表達(dá)，在受精卵和胚乳中也有表達(dá)，但不在花粉或花粉管中表達(dá)[18]。因此，lre突變體僅在雌配子體中表現(xiàn)出功能缺陷[15，18]。預(yù)測(cè)的SP是LRE在助細(xì)胞中表達(dá)所必需的，當(dāng)SP被破壞時(shí)，錯(cuò)誤定位的LRE前體蛋白會(huì)被降解，直接導(dǎo)致LRE在助細(xì)胞中不能正確定位[7]。保守的GPI錨定位點(diǎn)ω是影響LRE功能的關(guān)鍵位點(diǎn)，最初認(rèn)為Ser-139為L(zhǎng)RE中的ω位點(diǎn)[19]，但是Ser-139缺失時(shí)并不影響其定位;后來(lái)發(fā)現(xiàn)Ala-141是LRE隱藏的ω位點(diǎn)，同時(shí)缺失Ser-139和Ala-141兩個(gè)ω位點(diǎn)，會(huì)使蛋白不能進(jìn)行正確的GPI修飾，導(dǎo)致LRE不能被有效地分泌到細(xì)胞質(zhì)膜中，中斷了LRE向助細(xì)胞運(yùn)輸?shù)目赡苄訹7，20]。缺失GPI錨定結(jié)構(gòu)域中靠近ω位點(diǎn)的部分序列也會(huì)導(dǎo)致相似的結(jié)果[7]。雖然ω位點(diǎn)和蛋白C端部分序列影響其定位，但LRE仍可以誘導(dǎo)花粉管接受，這表明LRE GPI錨定的前端區(qū)域可能并不影響LRE的功能。LRE中第5和第6個(gè)Cys之間的12個(gè)氨基酸，尤其是高度保守的Asn-Asp二肽結(jié)構(gòu)域，對(duì)其功能至關(guān)重要（圖2）。將這12個(gè)氨基酸突變成1個(gè)亮氨酸（Leu），回補(bǔ)至lre突變體中，發(fā)現(xiàn)其花粉管接受仍有缺陷，說(shuō)明12個(gè)氨基酸的缺失影響LRE功能。同時(shí)，將高度保守的Asn-Asp二肽突變成2個(gè)丙氨酸（Ala）時(shí)，LRE的定位不會(huì)改變，但其花粉管接受的功能喪失[7]。這表明LRE功能發(fā)生異常影響花粉管正常接受，雌配子體中花粉管過(guò)度生長(zhǎng)，直至盤(pán)曲，導(dǎo)致雙受精作用失?。▓D4）。在擬南芥雌配子體中，也有其他基因調(diào)控花粉管接受，其突變體與ler表型類(lèi)似，如Feronia（FER），Nortia（Nta），Scylla（Syl），evan和turan等[15，18，21-23]。LRE可在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中與FER類(lèi)受體激酶胞外區(qū)的exJM區(qū)直接相互作用，作為伴侶蛋白協(xié)助FER從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成后經(jīng)高爾基體加工轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)膜，共同作用于助細(xì)胞和花粉管交界處，并作為FER的共受體感知胞外信號(hào)，引起Ca2+變化，激活下游活性氧（ROS）信號(hào)通路，調(diào)控花粉管極性生長(zhǎng)[7，24-27]。由此可見(jiàn)，F(xiàn)ER發(fā)揮其功能需要依賴(lài)于LORELEI家族成員的參與。

4? LRE介導(dǎo)種子早期發(fā)育

被子植物雌配子體不僅調(diào)節(jié)雙受精，還調(diào)控種子發(fā)育。TSUKAMOTO等[18]在篩選育性降低的擬南芥突變體時(shí)鑒定到一種突變體，表型為大量胚珠不發(fā)育，僅有很少種子可以萌發(fā)。他們通過(guò)TAIL-PCR發(fā)現(xiàn)了LRE的新等位基因，并命名為lre-5。少數(shù)lre-5雌配子體可以成功接受花粉管，但種子萌發(fā)后發(fā)育延遲，這表明LRE參與調(diào)控種子發(fā)育[18]。在lre-5/lre-5突變體的雌蕊中出現(xiàn)兩種類(lèi)型的雌配子體，一種含有2個(gè)或不含有助細(xì)胞，另一種可能是由于花粉管過(guò)度生長(zhǎng)導(dǎo)致助細(xì)胞不規(guī)則。與野生型相比，lre-5雌配子體中的助細(xì)胞不退化[18]。lre-5/lre-5突變體雌配子體缺陷，僅完成中央細(xì)胞受精，未受精的卵細(xì)胞在授粉后退化，導(dǎo)致種子敗育。在野生型擬南芥雌蕊中，幾乎每個(gè)發(fā)育中的種子都有胚和胚乳，而突變體敗育主要是由于胚和/或胚乳發(fā)育異常導(dǎo)致[28-29]。研究發(fā)現(xiàn)：自花授粉的lre-5/lre-5雌蕊有兩種發(fā)育中的種子，一種（約90%）含有胚和胚乳，另一種只含有增殖的極核但沒(méi)有胚[18]。lre-5/lre-5突變體雌蕊中沒(méi)有胚，但當(dāng)中央細(xì)胞受精后，胚乳開(kāi)始發(fā)育，種子早期發(fā)育被延遲，最終敗育[18]。

5? LLG調(diào)控植物發(fā)育與逆境應(yīng)答

5.1 LLG1調(diào)控根與根毛生長(zhǎng)

LLG1在植物各器官中均有表達(dá)，在根和葉中表達(dá)量最高。LLG1同LRE一樣，也與FER跨膜結(jié)構(gòu)域N末端的胞外近膜區(qū)exJM結(jié)合，將FER從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)膜[27]。雖然LLG1與LRE同源性較高，但是兩者在功能上沒(méi)有冗余[18]。LLG1可以幫助FER定位到根部細(xì)胞質(zhì)膜，作為共受體感知細(xì)胞外部信號(hào)或配體，調(diào)節(jié)下游信號(hào)控制根與根毛生長(zhǎng)[27，30]。

llg1突變體早期生長(zhǎng)發(fā)育缺陷表型與fer的表型相似，表現(xiàn)為對(duì)快速堿化因子1（RALF1）的敏感性降低、表皮細(xì)胞形狀改變，以及根毛生長(zhǎng)缺陷等[27]。fer突變體的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)[31]、根毛生長(zhǎng)[30，32]，以及下胚軸伸長(zhǎng)都受到抑制[33-34]，根毛出現(xiàn)卷曲或異常分枝[27，30]。分別將LLG1和FER回補(bǔ)到llg1突變體和fer突變體中，可以恢復(fù)其野生型表型[27，30]。在llg1突變體中，F(xiàn)ER-GFP會(huì)滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞質(zhì)中，而在llg1突變體中回補(bǔ)LLG1可以減少FER-GFP在細(xì)胞質(zhì)的滯留，恢復(fù)FER的質(zhì)膜定位[27，30]。

llg1與fer-4突變體根中的ROS水平顯著降低[35]，導(dǎo)致細(xì)胞壁完整性喪失、細(xì)胞質(zhì)外滲、細(xì)胞塌陷，影響細(xì)胞極性生長(zhǎng)[27]。同時(shí)，fer突變體與幾種rac/rop突變體表型相似，這表明FER和RAC/ROP具有調(diào)控關(guān)系。LLG1和FER相互作用共同感受RALF1，形成的LLG1-RALF1-FER復(fù)合物可以激活FER，激活后的FER可以與RopGEFs相互作用，促進(jìn)RAC/ROP轉(zhuǎn)換為與GTP結(jié)合的活化狀態(tài)，調(diào)節(jié)NADPH氧化酶（RBOH）產(chǎn)生ROS，調(diào)控根生長(zhǎng)（圖5）[27，30]。激活的FER激酶結(jié)構(gòu)域（FERKD）調(diào)控質(zhì)子ATP酶2（AHA2）磷酸化并失活，導(dǎo)致質(zhì)外體中pH值升高，引起細(xì)胞壁硬化，抑制根部細(xì)胞伸長(zhǎng)和根毛生長(zhǎng)[26，36-37];與之相反，低pH值會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞因膨脹紊亂而爆裂[38]。RALF-LLG1-FER復(fù)合物“精細(xì)調(diào)控”根部下游ROPGEF-ROP-RBOH通路，誘導(dǎo)ROS的產(chǎn)生，但其分子機(jī)制仍有待研究。

5.2 LLG1調(diào)控植物鹽逆境應(yīng)答

高濃度鹽離子會(huì)對(duì)植物造成滲透脅迫和離子脅迫，導(dǎo)致細(xì)胞壁軟化，細(xì)胞膜穩(wěn)定性降低，嚴(yán)重時(shí)引起細(xì)胞死亡[39]。FER的胞外區(qū)含有串聯(lián)的malectin-like domain A（MLDA）和MLDB，兩者可以與細(xì)胞壁多糖相互作用，感知因高鹽引起的細(xì)胞壁軟化。在fer突變體中，由于FER功能缺失，根細(xì)胞在生長(zhǎng)恢復(fù)期間會(huì)急劇爆裂，導(dǎo)致根部細(xì)胞呈放射狀擴(kuò)張[40]。LLG1與FER直接相互作用，是FER定位于質(zhì)膜和信號(hào)傳導(dǎo)所必需的（圖5）[27]。llg1突變體與fer突變體都具有對(duì)離子敏感、對(duì)滲透脅迫不敏感，以及細(xì)胞壁完整性喪失的表型。與fer和llg1突變體類(lèi)似，salinity overly sensitives（sos）突變體對(duì)鹽逆境高度敏感，而對(duì)滲透脅迫不敏感，但fer和sos突變體在不同離子脅迫下的表型不同。fer突變體對(duì)K+敏感，鹽誘導(dǎo)下fer突變體僅在根部延伸區(qū)的細(xì)胞活力喪失;而sos1和sos2突變體根對(duì)Na+和Li+表現(xiàn)出超敏感，但對(duì)K+不敏感。同時(shí)，sos1和sos2突變體在50 mmol?L-1 NaCl脅迫下根生長(zhǎng)嚴(yán)重受阻，物質(zhì)的量濃度超過(guò)100 mmol?L-1的NaCl才能誘發(fā)類(lèi)似于fer突變體的缺陷表型，并且sos突變體從根部延伸區(qū)到根尖（除根冠外）出現(xiàn)大范圍細(xì)胞死亡[40]。這表明LLG和FER調(diào)控的鹽應(yīng)答途徑可能與SOS調(diào)控途徑不同。

細(xì)胞壁信號(hào)的感知和傳遞對(duì)于植物調(diào)節(jié)生長(zhǎng)和逆境應(yīng)答至關(guān)重要。細(xì)胞壁富含亮氨酸的重復(fù)延伸蛋白（LRX）具有N端富含亮氨酸的重復(fù)序列（LRR）結(jié)構(gòu)域和C端延伸蛋白結(jié)構(gòu)域[41-42]。LRR結(jié)構(gòu)域識(shí)別并結(jié)合RALF22/23配體，而C端高度糖基化的延伸蛋白結(jié)構(gòu)域可能參與細(xì)胞壁成分（果膠質(zhì)）的交聯(lián)[43]。擬南芥鹽脅迫條件下，細(xì)胞壁交聯(lián)變化被LRX3/4/5感知，促進(jìn)RALF22/23的釋放。同時(shí)，鹽脅迫誘導(dǎo)SITE-1肽酶（S1P）積累成熟的RALF22。鹽誘導(dǎo)條件下RALF22/23的增加，促進(jìn)了其與FER的互作，導(dǎo)致FER內(nèi)化[42]。擬南芥llg1突變體、lrx3/4/5三突變體、fer-4突變體，以及RALF22/23的過(guò)表達(dá)體表現(xiàn)出相似的表型，如生長(zhǎng)遲緩和對(duì)鹽逆境敏感性增加等[42]。此外，擬南芥FER與G蛋白β亞基（AGB1）相互作用，形成G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR），調(diào)節(jié)胞內(nèi)ROS水平，或者通過(guò)與ROP11互作調(diào)控胞內(nèi)ABA信號(hào)通路，從而調(diào)控根部細(xì)胞鹽逆境應(yīng)答（圖5）[40，42，44]。LLG1通過(guò)與FER互作參與對(duì)細(xì)胞壁信號(hào)的感知及其下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。

5.3 LLG1調(diào)控植物免疫應(yīng)答

植物中的類(lèi)受體激酶作為質(zhì)膜模式識(shí)別受體（PRRs），識(shí)別與病原體相關(guān)的分子模式（PAMPs），激活下游免疫應(yīng)答。PRRs一般包含用于配體識(shí)別的胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞質(zhì)激酶結(jié)構(gòu)域。LLG1作為PRRs的分子伴侶，幫助調(diào)節(jié)其質(zhì)膜定位。

當(dāng)植物受到病原體侵害時(shí)，富含亮氨酸重復(fù)序列受體激酶flagellin sensing 2（FLS2）和EF-TU receptor（EFR），迅速與brassinosteroid insensitive1-associated receptor kinase 1（BAK1）形成復(fù)合物，激活下游免疫反應(yīng)，調(diào)控防御基因表達(dá)，促進(jìn)水楊酸（SA）等防御激素的積累，提高植株抗病性（圖5）[45]。植物MAPK級(jí)聯(lián)信號(hào)通路中的enhanced disease resistance 1（EDR1）可以通過(guò)調(diào)節(jié)MKK4/5-MAPK3/6通路負(fù)調(diào)控植物免疫（圖5）[46]。llg1-2和llg1-3突變體都對(duì)多種病原體表現(xiàn)出敏感性，并抑制edr1抗病性，但llg1-2突變體有明顯的生長(zhǎng)缺陷表型，而llg1-3突變體生長(zhǎng)發(fā)育正常[14，27]。雙突變體edr1/llg1-2和edr1/llg1-3都顯示出對(duì)Golovinomyces chichoracearum的敏感性，llg1-3通過(guò)抑制edr1突變體中免疫標(biāo)記基因PR1表達(dá)和SA積累，削弱edr1對(duì)G.chichoracearum的抗性。在llg1-2和llg1-3突變體中轉(zhuǎn)入LLG1可以恢復(fù)其野生型表型，這表明LLG1在植物免疫中具有重要作用[14]。llg1-2具有與fer相同的生長(zhǎng)缺陷表型[27]，而llg1-3（LLG1G114R）與野生型表型相似，LLG1仍作為FER的共受體參與其轉(zhuǎn)運(yùn)及定位，這表明llg1-3僅在免疫功能方面受到影響[14]。

酵母雙雜交和Co-IP實(shí)驗(yàn)證明LLG1與EDR1不互作，這表明LLG1對(duì)免疫的調(diào)節(jié)可能與EDR1信號(hào)通路無(wú)關(guān)。LLG1與FLS2和EFR的互作不受flg22處理和LLG1中G114R點(diǎn)突變的影響，這暗示著LLG1的分子伴侶功能與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能可能是分開(kāi)的[14]。此外，LLG1與FLS2和EFR形成的復(fù)合體調(diào)控胞內(nèi)botrytis-induced kinase 1（BIK1）磷酸化，使RbohD直接被磷酸化，促進(jìn)PAMP誘導(dǎo)的ROS產(chǎn)生，介導(dǎo)下游免疫反應(yīng)。在flg22處理后，llg1-2和llg1-3突變體中BIK1的磷酸化水平降低，ROS積累受到破壞，這表明LLG1在植物先天免疫中發(fā)揮重要作用[47]。

5.4 LLG2/3調(diào)控花粉管頂端生長(zhǎng)與爆裂

花粉管的快速生長(zhǎng)是被子植物成功受精的關(guān)鍵步驟，該過(guò)程受到精細(xì)調(diào)控?；ǚ酃茉诨ㄖ乐猩L(zhǎng)需要RLKs，胞質(zhì)Ca2+和ROS等多種信號(hào)因子的協(xié)同調(diào)控[48-49]。ANXUR 1/2（ANX1/2）和Buddhas paper seal 1/2（BUPS1/2）是定位于花粉管頂端的RLKs，兩者可以形成受體激酶復(fù)合物，響應(yīng)花粉管分泌的RALF4/19，調(diào)節(jié)花粉管的生長(zhǎng)和花粉管細(xì)胞壁的完整性。當(dāng)花粉管頂端到達(dá)胚囊附近時(shí)，胚珠分泌的RALF34會(huì)同RALF4/19競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合ANX/BUPS受體激酶復(fù)合體，控制花粉管破裂并釋放精細(xì)胞（圖5）[49-52]。LLG2/3參與調(diào)控花粉管的極性生長(zhǎng)。在擬南芥llg2/3敲低突變體中，花粉管生長(zhǎng)受到阻礙，并在體外生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)生破裂。這種萌發(fā)后立即破裂的表型與anx1anx2，bups1bups2和ralf4ralf9突變體極其相似[11，30，50，53]。這表明LLG2/3與ANX/BUPS-RALF調(diào)控花粉管生長(zhǎng)的信號(hào)通路相關(guān)。LLG2/3作為分子伴侶，與ANX1/2和BUPS1/2的exJM區(qū)互作，協(xié)助ANX1/2-BUPS1/2受體激酶的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成、高爾基體加工、膜泡運(yùn)輸，以及花粉管頂端質(zhì)膜定位，兩者形成受體-共受體復(fù)合物，共同感受胞外RALF信號(hào)[48-49]。LLG2/3-ANX1/2-BUPS1/2復(fù)合體在感受到胞外的RALF4/19后，會(huì)與下游GDP-ROP1相互作用，將其激活為GTP-ROP1，進(jìn)而激活下游花粉特異表達(dá)的NADPH氧化酶RbohH/J產(chǎn)生ROS。ROS在花粉管頂端的積累，可以調(diào)節(jié)花粉管生長(zhǎng)，防止花粉管提前爆裂[11，54-55]。LLG2/3的表達(dá)水平受到抑制會(huì)導(dǎo)致花粉管中ROS含量降低（圖5）[52]。

LLG2/3-RNAi干擾株系的花粉管細(xì)胞壁組分改變，甲酯化果膠質(zhì)在花粉管頂端區(qū)域積累，去甲酯化果膠質(zhì)在花粉管亞頂端等積累，花粉管中的胼胝質(zhì)含量降低，這表明LLG2/3參與花粉管生長(zhǎng)過(guò)程中細(xì)胞壁的形成[11]。此外，RALF4/19可以與LRX互作調(diào)控花粉管生長(zhǎng)[56]。RALF4/19-RNAi植株與LLG2/3-RNAi干擾植株的花粉管細(xì)胞壁缺陷型表型相似[56]，RALF4的C端區(qū)域與LLG2/3結(jié)合，其N(xiāo)端（包括YISY motif）與LLG2/3微弱互作[49]。這表明LLG2/3通過(guò)協(xié)同RALF4/19與LRX相互作用，參與調(diào)控花粉管細(xì)胞壁組分，影響花粉管生長(zhǎng)。

6? 結(jié)論與展望

LRE家族是GPI-APs的重要亞家族，作為CrRLK1L（如FER和FLS2）的分子伴侶協(xié)助其轉(zhuǎn)運(yùn)并正確定位，響應(yīng)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而參與調(diào)控植物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、逆境應(yīng)答，以及免疫等多種生物學(xué)過(guò)程[14，27，53，57-58]。人們已對(duì)RALF-GPI-AP-CrRLK1L復(fù)合物在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的功能有了初步認(rèn)識(shí)，但對(duì)其精細(xì)的分子調(diào)控機(jī)制還缺乏深入研究。LLG如何精確感知胞外信號(hào)（如ROS水平、不同鹽離子濃度、病原信號(hào)分子等），LRE如何根據(jù)外界條件調(diào)整自身構(gòu)象，如何調(diào)節(jié)其與不同配體（如RALFs）結(jié)合，如何招募不同的CrRLKs并激活其下游級(jí)聯(lián)信號(hào)通路[59]，LRE家族成員含有的保守Cys位點(diǎn)如何精細(xì)調(diào)節(jié)其蛋白質(zhì)構(gòu)象[60-61]，這些科學(xué)問(wèn)題尚待研究。進(jìn)一步利用分子遺傳學(xué)策略并結(jié)合多組學(xué)技術(shù)整合分析LRE的分子調(diào)控機(jī)理具有重要意義。

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（責(zé)任編輯：顧浩然，郁慧）