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TUhjnbcbe - 2021/6/14 16:36:00
在地球大气组成演化过程中,历经了N→S→O的动态变化,而这些变化也因为与生物的气体交换,极大地影响了生物的演化。硫化氢(H2S)作为一种典型的气态硫化物,在被发现的数百年里一直被认为是有*气体,过量吸入会造成生物机体损伤,甚至死亡。直到近几十年,研究发现H2S作为一种继NO、CO之后新的信号分子广泛地参与调控人和哺乳动物体内的多种信号过程。自21世纪初植物中H2S的探索方才起步,虽然研究时间尚短,但是H2S在植物生命过程的作用却是多样而重要的。目前,关于H2S在植物中的作用机制,尚有诸多的未知,值得更多的科研工作者深入的探索。近日,华中农业大学薛绍武课题组在aBIOTECH上在线发表了题为“Hydrogensulfide(H2S)signalinginplantdevelopmentandstressresponses”(点击题目或下方图片查看原文)综述文章,系统性地总结了植物中H2S信号的研究进展,探索性地分享了未来植物中H2S的研究热点。

摘要图:H2S参与的PTM修饰(N),抗逆作用(W),生长发育(S),S代谢过程(E)

文章从4个方面,全面梳理了植物中H2S信号的研究进展:

一、总结了植物中内源H2S的产生途径,即产生H2S的不同酶促过程。D/L-CDes、OAS-TL、β-CAS、CA、NFS/Nifs等被认为参与催化了该过程。介绍了土壤中硫酸盐吸收(主)和大气中含硫气体同化(次)的两条不同的硫(S)源,以及H2S-Cys的动态平衡在植物内S代谢过程中核心地位。

二、根据目前的研究,总结了H2S缓解非生物逆境的经典机制,包括调节植物氧化还原平衡(ROSGSH/GSSG)、增强内源H2S和硫衍生物合成和修复光合系统损伤等。同时,详细阐述了H2S在缓解干旱、盐碱、高低温、水涝、低氧和有害金属胁迫中的主要机制和值得进一步探究的线索。另外还介绍了H2S对于非生物胁迫的耐受和挽救作用。

H2S对植物生物和非生物胁迫的积极响应

三、阐述了H2S在植物生长发育过程中的作用。讨论了H2S调控植物根系伸长、缓解植物衰老、促进采后果实保鲜的机理研究,初步梳理了H2S参与植物光合作用、光形态建成、种子萌发和花期等生命过程。

四、总结了NO,H2O2和H2S之间复杂的信号串扰。阐述了H2S(RSS),NO(RNS)和H2O2(ROS)的化学特性及相互间信号,介绍了persulfidation、S-nitrosylation和S-sulfenylation蛋白翻译后修饰(PTM)的复杂调控模式。

文章最后,作者强调关于H2S参与调控花期和衰老的作用机制、H2S产生酶的调控应答模式、H2S对于离子通道的多重调控和发生在蛋白Cys残基上的persulfidation、S-nitrosylation和S-sulfenylation的复杂调控模式均是未来植物中H2S信号的研究热点。

本文作者单位是华中农业大学生命科学技术学院。第一作者是博士研究生刘海,薛绍武教授为通讯作者。研究生王继铖、刘彤、刘建豪参与了该项工作。

该项工作获得了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。作者也特别鸣谢在全球抗击新型冠状病*中的医务工作者和志愿者,感谢他们的奉献和牺牲。

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