拟南芥RALF多肽家族的功能多样性初步分析

绿色植物中的快速碱化因子(Rapid alkalinization factor,RALF)为一类进化保守的多肽信号分子,以基因家族形式存在。模式植物拟南芥中至少存在35个RALF基因成员,前期研究显示拟南芥RALF家族的部分成员,比如RALF1/23,RALF4/19可分别作为Cr RLK1L类蛋白受体激酶家族成员FERONIA及BUPS1/2的配体,调控细胞伸长、植物免疫应答及双受精等过程,但是RALF家族其他成员是否具有生物学活性,以及不同成员之间是否具有功能性差异均尚不清楚。因此,本研究异源表达了19个代表性的RALF,并对其生物学活性和功能性差异进行了分析。实验结果表明,19个RALF均对根的生长起到不同程度的抑制作用,进一步挑选了部分代表性RALF成员进行了活性氧(Reactive oxygen species,ROS)迸发及丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)磷酸化实验分析,实验结果表明,我们确证了11个RALF蛋白参与了MAPK信号的响应,同时,证实16个RALF蛋白抑制了由flg22引起的ROS的释放。此外,不同RALF成员在下胚轴细胞伸长上的作用也存在明显差异,比如RALF10促进下胚轴的伸长。以上研究结果表明不同RALF之间既存在功能冗余性,又存在功能性差异。本研究丰富了对RALF功能复杂性和多样性的认识。