寫在前面
這次分享的是遺傳所周檢民老師在2018年應邀在《Annual Review of Plant Biology》發(fā)表的有關植物RLCK在參與植物各種生物過程的綜述"Receptor-Like Cytoplasmic
Kinases: Central Players in Plant Receptor Kinase–Mediated Signaling"。
Abstract
受體激酶(RKs)在跨膜信號傳導中起著至關重要的作用懦趋，它控制著植物的繁殖、生長乱陡、發(fā)育以及對各種環(huán)境條件的適應。細胞質受體類激酶(RLCKs)是一類缺乏胞外配體結合域的信號蛋白儿奶，在生物/非生物脅迫和內源性胞外信號分子的作用下調控植物細胞活動葬毫。通過與免疫相關的RKs相結合，RLCKs調控多個下游信號節(jié)點雕沿，從而對病原菌產生一系列復雜的防御反應。RLCKs還與感知油菜素內脂和信號肽的RKs聯(lián)系起來以協(xié)調生長猴仑、花柱導向审轮、胚胎和氣孔模式、花器官脫落和非生物脅迫反應辽俗。RLCKs的活性和穩(wěn)定性不僅受到RKs的動態(tài)調控疾渣，還受到其他RLCK相關蛋白的動態(tài)調控。對RLCK相關成分和底物的分析表明崖飘，磷酸化是RKs介導信號轉導的主要機制榴捡。
Introduction
對植物受體激酶的概述
跨膜信號在植物生命的幾乎所有方面都是至關重要的。定位于細胞表面的受體感知細胞外不同的信號分子朱浴，包括蛋白質/多肽吊圾、RNAs达椰、典型的植物激素、活性氧(ROS)项乒、糖啰劲、核苷酸、多糖和離子檀何。一旦感知到這些分子呈枉，這些受體就會將信號傳遞到細胞質，最終調節(jié)新陳代謝和細胞活動埃碱。對這些信號分子的感知使陸地植物能夠對環(huán)境中的生物和非生物脅迫作出反應，從而與有益微生物建立共生關系酥泞，激活免疫反應以抵御植物病原微生物砚殿，并適應非生物脅迫≈ザ冢跨膜信號還能使細胞-細胞間的通訊準確控制開花植物高度復雜的受精過程似炎，在某些被子植物中建立自交不親和，維持莖和根的頂端分生組織悯姊，促進細胞分化和細胞生長羡藐。
在動物中，跨膜受體包括離子通道連接受體悯许、酪氨酸受體激酶(RTKs)仆嗦、Toll樣受體(TLRs)和G蛋白偶聯(lián)受體。在植物中先壕，定位在細胞表面受體主要由受體樣激酶(RLKs)和受體樣蛋白(RLPs)組成瘩扼。RLKs包含一個負責配體結合的可變的胞外域、一個單通道跨膜域垃僚、一個胞內近膜域和一個胞質激酶域集绰。植物中的RLKs屬于同一蛋白激酶，如同動物中的Pelle家族激酶谆棺，Pelle家族激酶成員包括IRAKs(INTERLEUKIN RECEPTOR-ASSOCIATED KINASEs)栽燕。擬南芥和水稻基因組分別包含～610和～1,100 RLKs，占每個物種編碼基因的～2%改淑。約75%的擬南芥RLKs同時包含跨膜結構域和胞外結構域碍岔。RLPs包含一個胞外域和一個跨膜域或一個糖基磷脂酰肌醇錨定域，但缺乏激酶域;相反朵夏，它們被認為與RLKs一起介導跨膜信號付秕。擬南芥有170個左右RLPs，水稻中有90個左右RLPs 侍郭， 愈來愈多的RLKs和RLPs家族成員被認為是細胞表面定位的受體询吴，控制著大量的生物過程掠河。然而，并不是所有的RLKs和RLPs都是受體;有些在受體復合物中作為共受體猛计、支架蛋白或其他成分唠摹。被確認為是受體的RLKs被稱為受體激酶(RKs)。
有趣的是奉瘤，RLK超家族中有很大一部分具有胞質激酶結構域勾拉，但缺乏胞外結構域。這些成員被稱為受體樣胞質激酶(RLCKs)盗温。擬南芥和水稻分別有149個和379個RLCKs藕赞。根據(jù)序列同源性，擬南芥和水稻RLCKs被分為17個亞組卖局，分別稱為RLCK-II和RLCK-IV-RLCK-XIX斧蜕。大多數(shù)RLCK只含有一個Ser/Thr激酶結構域，而其他結構域則包括LRR砚偶、EGF批销、WD40或跨膜結構域。
本文綜述了RLCKs在植物不同過程中的作用染坯。我們的目的是討論RLCKs和RKs之間的關系均芽，并通過研究RLCKs來突出RK介導的信號機制。
參與受體激酶調節(jié)的生物過程的RLCKs
植物RKs與動物RTKs在結構組織和激活方式上具有高度的相似性单鹿。RKs和RTKs都具有高度可變的胞外結構域用于配體結合掀宋、單通道跨膜結構域和胞質激酶結構域，這兩個結構域都需要配體誘導的寡聚化來激活仲锄。此外布朦，RKs和RTKs絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基可被磷酸化昼窗，并且RKs和RTKs均可通過內吞作用或泛素化使得在激活后變得不那么敏感是趴。RK和RTK 介導的下游信號通路也相似，如MAPK級聯(lián)的激活和NADPH氧化酶介導的ROS產生澄惊。
盡管有上述相似之處唆途，RK和RTK介導的跨膜信號在進化上是獨立的，并使用不同的機制激活下游事件掸驱。配體誘導的RTKs的二聚作用允許特定基序中酪氨酸殘基上的激酶結構域的自磷酸化來招募和激活下游信號原件肛搬，下游信號原件包括SH2結構域(Src同源物2)和磷酸酪氨酸結合結構域(PTB)。SH2和PTB結構域主要包括Src,磷脂酶Cγ,適配器蛋白質毕贼。植物RKs是否使用了類似的機制尚不清楚温赔，其區(qū)別又有多大我們也不知道。
BIK1(BOTRYTIS INDUCED KINASE1):一種重要的蛋白激酶鬼癣，它傳遞來自多個受體的信號并激活防御反應陶贼。
BSK1(BR SIGNALING KINASEs):傳遞來自BRI1的信號來調節(jié)植物生長的一類蛋白質家族啤贩。
最近的研究表明RLCKs在RK介導的信號轉導中起關鍵作用(圖1)。與這一概念相一致拜秧，許多RLCK通過N端豆蔻醣砸伲化或棕櫚酰化定位于細胞膜上枉氮。RLCKs與RKs/RLPs在調節(jié)植物先天免疫志衍、適應非生物脅迫、激素信號聊替、有性生殖楼肪、氣孔模式、維持莖和根分生組織惹悄、維管組織分化春叫、花瓣脫落等發(fā)育過程中協(xié)同發(fā)揮作用。例如俘侠，BIK1及相關的RLCKs和幾個RKs直接互作來調節(jié)免疫響應。RLCK-XII亞家族的BSKs(BR SIGNALING KINASEs)與BRI1(BRASSINOSTEROID INSENSITIVE1蔬将，一種LRR-RK)直接互作爷速，BRI1是BR的主要受體，來調節(jié)擬南芥的BR信號霞怀。擬南芥RLCK-VIII成員MARIS(MRI)在兩對密切相關的肽激素受體(ANX1惫东、ANX2和BUPS1(BUDDHA’S PAPER SEALl)、BUPS2)下游發(fā)揮功能來控制花粉管的完整性毙石。蕓薹屬MLPK(M-LOCUS PROTEIN KINASE)是一種RLCK廉沮，它與雌性決定子 SRK (S-LOCUS B-LECTIN RECEPTOR KINASE)相互作用來調節(jié)自交不親和性。表1總結了報告功能的RLCKs徐矩。RLCKs不僅通過磷酸化多種下游成分來調控RK和RLP介導的信號轉導滞时，還通過調節(jié)受體復合物的活性來調控RK和RLP介導的信號轉導。此外滤灯，RLCKs的活性和穩(wěn)定性都受到嚴格的調控坪稽。
RLCKs在植物RK介導的信號轉導中的作用類似于Src和IRAKs在動物RTK和TLR介導的信號轉導中的作用(圖1)。然而鳞骤，對RK介導的免疫信號窒百、BR信號和氣孔模式通路的分析揭示了植物跨膜信號的獨特機制。在這篇綜述中豫尽，我們強調了我們目前對RLCKs調控植物生物學的作用和調控機制的理解篙梢，討論了參與這些過程的RLCKs之間的異同，并進行了比較美旧。
RLCKs在植物免疫中是中心參與者
雖然植物沒有專門的免疫細胞或適應性免疫系統(tǒng)渤滞，但它們確實擁有一個與動物先天免疫系統(tǒng)高度相似的免疫系統(tǒng)贬墩，該系統(tǒng)依賴于細胞表面和細胞質免疫受體。越來越多的RKs和RLPs已被證明是模式識別受體(PRRs)蔼水，PRRs監(jiān)測質外體的免疫原性分子模式震糖，這些來自微生物或植物的PAMPs在病原體感染過程中被特異性釋放。對這些PAMPs的感知觸發(fā)了一系列免疫信號趴腋，如短暫鈣內流吊说，ROS的產生，MAPKs和鈣依賴性蛋白激酶的激活(CPKs)及轉錄重編程优炬，并最終達到限制病原菌侵染的目的颁井。成功入侵的病原菌還在寄主植物的質外體或細胞質中部署多種效應蛋白，以協(xié)助感染和定植〈阑ぃ現(xiàn)在已經(jīng)確定雅宾，許多這些效應子是通過逃避宿主識別或阻斷免疫信號來發(fā)揮功能的。為了對抗效應子介導的致病機制葵硕，植物進化出胞內免疫受體眉抬，這是一種富含核苷酸結合亮氨酸的重復胞內受體(NLRs)，以檢測細胞質效應活動和觸發(fā)強大的免疫反應懈凹。
多種PRR下游的免疫信號
BRI1(BRASSINO STEROID INSENSITIVE1):調節(jié)植物生長的一類類固醇激素的受體蜀变。
ANX1/2(ANXUR1):一對感知RALFs的密切相關受體;調節(jié)花粉管生長。
NLRs(Nucleotide-binding leucine-rich repeat domain–containing receptors):由植物和動物共有的一類胞質免疫受體介评。
SERKs(SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR KINASEs):蛋白質的一個小家族库北，包括BAK1這種常見的共受體。
flg22：細菌鞭毛蛋白中N端22個氨基酸们陆，在多種細菌中是保守的寒瓦；flg22被FLS2感知。
BAK1(BRI1-ASSOCIATED KINASE1):一類常見的共受體坪仇，與多個受體聯(lián)合起來感知外部信號杂腰。
FLS2(FLAGELLIN SENSING2):感知細菌鞭毛蛋白的植物受體。
CERK1(CHITIN ELICITOR RECEPTOR KINASE1):
一種常見的識別來自微生物的寡聚糖的共受體椅文，配體包括幾丁質和肽聚糖颈墅。
PBL(PBS1-LIKE):與BIK1相關的一個蛋白質家族。
植物基因組編碼了大量的PRRs雾袱，根據(jù)胞外域序列可將其分為不同的類別恤筛，其中最大的胞外域攜帶富含亮氨酸的重復(LRR)胞外域。PRRs中的LRR-RK和LRR-RLP識別來自植物或病原菌的肽類表位芹橡，而胞外結構域是賴氨酸基序(LysM)的RKs和RLPs識別chitin或肽聚糖毒坛。此外，S-lectin RKs可識別細胞外核苷酸和細菌脂多糖。無論胞外域類型如何煎殷，感知到配體后屯伞，PRRs被組裝復合物參與動態(tài)調節(jié)。所有包含LRR胞外域的PRRs需要SERKs家族成員豪直，SERKs是一小類LRR-RLKs的共受體劣摇，而LRR-RLP PRRs需要一個額外的LRR-RLK共受體，SOBIR1(SUPPRESSOR OF BIR1-1)弓乙，也被稱為EVR(EVERSHED)末融。SOBIR1和LRR-RLPs組成型的發(fā)生互作，被認為形成雙邊RKs暇韧，這種模型在感知到配體后招募SERKs勾习。與RTKs一樣，感知配體后導致受體和共受體的二聚或寡聚懈玻，這被認為是將細胞質激酶結構域帶入近端轉磷酸酶化所必需的巧婶。例如，擬南芥LRR-RKs FLS2和EFR(EF-Tu的受體)結合來自細菌鞭毛蛋白(flg22)和EF-Tu (elf18)的表位來招募SERK家族成員BAK1/SERK3涂乌，從而形成活性受體復合物艺栈。同樣，擬南芥一對密切相關LRR-RKs PEPR1和PEPR2結合Peps并招募BAK1形成一個活躍的受體復合物湾盒。擬南芥的LysM-RK LYK5(LYSINE MOTIF RECEPTOR KINASE5)和水稻LysM-RLP CEBiP都與幾丁質結合并募集共受體CERK1湿右， CERK1是一類LysM-RLK。幾丁質與LYK5或CEBiP結合历涝，導致其與CERK1發(fā)生二聚化诅需，這是免疫激活所必需的漾唉。
RLCK-VII家族成員BIK1最初被證明是抵抗真菌病害灰霉病菌所必需的;然而荧库，BIK1和這個RLCK家族的其他成員如何參與免疫信號還不清楚。隨后的研究表明赵刑，BIK1及其關系最近的同源基因PBL1 (PBS1-LIKE1)分衫，直接與FLS2相互作用，是FLS2介導的防御所必需的般此。在bik1 pbl1雙突變體中flg22誘導各種防衛(wèi)反應都減少蚪战，包括鈣內流減少、ROS爆發(fā)減少铐懊、肌動蛋白絲捆綁減少邀桑、胼胝體沉積減少、氣孔關閉減少和種子生長抑制的減少科乎。不僅FLS2需要BIK1和PBL1介導免疫信號壁畸，其他PRRs也需要，包括LYK5、PEPR1捏萍、PEPR2和EFR太抓。BIK1和PBL1與PEPR1的相互作用對乙烯誘導的抗病性尤其重要，因為已知乙烯在不同的病原菌侵染時積累令杈，并誘導ProPep基因的表達走敌，ProPep編碼了Pep的前體。TPK1b(TOMATO PROTEIN KINASE1b)逗噩，番茄中的一類RLCK-VII家族成員掉丽，也能介導乙烯誘導的響應和對灰霉病菌、煙草天蛾的抗性给赞。在水稻中的一類RLCKs包括OsRLCK185,OsRLCK176机打，介導了PTI反應(表1)。
與BIK1和PBL1在多種PTI中的重要作用相一致的是片迅，丁香假單胞菌效應蛋白AvrPphB和野油菜黃單胞菌效應蛋白AvrAC靶向BIK1和PBL1從而抑制PTI反應残邀。特別是，靶向BIK1需要AvrAC的毒性功能柑蛇，因為AvrAC(一類尿苷酸水解酶)水解了BIK1激活環(huán)中保守的磷酸化位點芥挣，從而抑制了BIK1激酶活性和PRR介導的免疫反應。
RLCK-VII家族共有46個成員耻台，其中許多可能也參與了PRR介導的免疫信號空免。雖然在植物中轉入AvrAC和AvrPphB(可靶向多個RLCK-VII成員)嚴重損害了PTI、但對RLCK-VII家族的單個成員進行突變只是略微降低了免疫力盆耽。這些觀察表明蹋砚，多個RLCK-VII成員在PRRs下游功能冗余。事實上摄杂，關系相近的RLCK-VII成員 PCRK1(PATTERN-TRIGGERED IMMUNITY COMPROMISEDRECEPTOR-LIKE CYTOPLASMIC KINASE1)和PCRK2在FLS2下游起調節(jié)水楊酸積累的作用坝咐，水楊酸是一種重要的防御激素。pcrk1 pcrk2雙突變體中破壞了病原菌誘導的一些防衛(wèi)基因表達析恢，如SARD1(SAR DEFICIENT1)墨坚、 CBP60g(CAM-BINDING PROTEIN 60-LIKE G)和 ICS1(ISOCHORISMATE SYNTHASE1)，并且破壞了對丁香假單胞菌的抗性映挂。SARD1和CBP60g是控制ICS1表達的主要轉錄因子泽篮，ICS1編碼一種負責水楊酸合成的酶。與BIK1一樣柑船，PCRK1和PCRK2與FLS2相互作用帽撑，flg22處理觸發(fā)PCRK2磷酸化。同樣鞍时，辣椒中RLCK-VII成員CaPIK1(PATHOGENINDUCED PROTEIN KINASE 1)參與野油菜黃單胞菌誘導的水楊酸積累亏拉。
參與PRR介導的免疫信號轉導的RLCKs并不局限于RLCK-VII家族。RLCK-XII成員BSK1(BR SIGNALING KINASE1)也與FLS2相互作用，是flg22觸發(fā)的ROS產生所必需的专筷。在面對環(huán)切綠假絲菌和丁香假單胞菌侵染時弱贼，BSK1的突變導致游離水楊酸水平降低，抗病性降低磷蛹∷甭茫考慮到FLS2是細菌鞭毛蛋白的PRR，它不太可能有助于抵抗真菌病害味咳，而不同的PRR被認為通過類似的機制觸發(fā)免疫反應庇勃，BSK1也許在真菌PRRs(如LYK5，CERK1)下游發(fā)揮作用槽驶，但這種可能性需要被證實责嚷。
雖然RLCKs對RK介導的免疫信號轉導有明顯的重要作用端圈，但它們在RLP型PRRs下游免疫信號轉導中的作用仍不清楚啃勉。考慮到這些RLPs與諸如SOBIR1這樣的RLKs共同作用备徐，一些RLCKs可能會在RLP介導的免疫信號中與這些RLKs聯(lián)系起來全陨。事實上爆班，番茄RLCK ACIK1(AVR9/CF-9 INDUCED KINASE1)在LRR-RLP介導抗葉霉病(Cf4、Cf9)抗性中起作用辱姨，盡管在Cf4/9受體復合物中是否存在ACIK1仍不清楚柿菩。
感知病原菌效應子的胞內sensor
由于歷史原因，在20世紀90年代雨涛，NLR介導的ETI的研究比PTI受到了更大的關注枢舶，因此導致了抗性(R)基因的克隆，現(xiàn)在知道R基因通常是編碼的NLRs替久。出乎意料的是凉泄，第一個被分離出來的介導ETI的基因是番茄RLCK Pto，該基因因其對攜帶效應蛋白AvrPto的丁香假單胞菌有抗性而得名侣肄。一個典型的NLR旧困，Prf(PTO RESISTANCE AND FENTHION SENSITIVITY)也被認為是Avrpto觸發(fā)免疫所必需的醇份。隨后的分析表明稼锅，Prf與Pto相互作用，而Pto與AvrPto物理相互作用僚纷，使得使Prf能夠間接檢測AvrPto 矩距。有趣的是，Prf也對攜帶截短AvrPtoB的丁香假單胞菌產生抗性怖竭，這是與Pto無關的锥债。這種識別需要Fen(FENTHION SENSITIVITY)，與Pto高度相似的RLCK。因此哮肚，在Prf介導的免疫中登夫，Pto和Fen作為效應子的sensors，而不是信號的transducers允趟。
除Pto和Fen外恼策，其他幾種RLCKs也能感知效應子并激活NLR介導免疫。擬南芥NLR蛋白RPS5(RESISTANCE TO PSEUDOMONAS SYRINGAE5)對攜帶效應蛋白AvrPphB的丁香假單胞菌產生抗性潮剪，AvrPphB是一種半胱氨酸蛋白酶涣楷，可裂解與RPS5相關的RLCK-VII成員PBS1。PBS1的裂解導致構象改變抗碰，從而導致RPS5的激活和免疫反應狮斗。丁香假單胞菌的效應子HopAI1直接靶向MAP激酶(MPKs)從而阻斷植物免疫。NLR蛋白 SUMM2(SUPPRESSOR OF MKK1 MKK2)通過間接檢測MPK4失活與否來觸發(fā)免疫弧蝇。最近的一項研究表明碳褒，RLCK-IV成員(CALMODULIN-BINDING RECEPTOR-LIKE CYTOPLASMIC KINASE3)與SUMM2相互作用，并被MPK4磷酸化看疗，揭示SUMM2可監(jiān)測CALMODULIN-BINDING RECEPTOR-LIKE CYTOPLASMIC KINASE3的磷酸化狀態(tài)骤视，從而間接感知HopAI1。
與擬南芥NLR蛋白ZAR1(HOPZ-ACTIVATED RESISTANCE1)聯(lián)系的多種蛋白ZRKs(ZAR1-ASSOCIATED KINASEs)鹃觉，包括ZED1(HOPZ-ETI-DEFICIENT1)专酗、ZRK3和RKS1(RESISTANCE RELATED KINASE1)，都屬于RLCK XII亞家族盗扇。前面提到的每一個ZRKs都充當了一個獨特的感知病原菌的sensor并觸發(fā)依賴ZAR1的免疫反應祷肯。因此ZAR1- ZED1和ZAR1-ZRK3復合物對攜帶HopZ1a和HopF2效應子的丁香假單胞菌具有抗性，而ZAR1-RKS1對攜帶AvrAC的野油菜黃單胞菌產生抗性疗隶。這些發(fā)現(xiàn)非常關鍵地說明了不同的RLCKs如何作為不同病原菌效應子的sensor來擴展單個NLR的識別范圍佑笋。ZED1和ZRK3可能分別是HopZ1a和HopF2的直接sensor。有趣的是斑鼻，AvrAC觸發(fā)的免疫還需要PBL2(一個RLCK-VII成員)蒋纬。PBL2激活環(huán)上的保守磷酸化位點的尿苷化作用導致PBL2被募集到預先形成的ZAR1-RKS1復合物并激活免疫。這里坚弱，RKS1充當適配器蜀备，而PBL2充當AvrAC的傳感器。兩種RLCKs參與效應子的識別可能進一步擴大了NLR蛋白的識別范圍荒叶。
并不是所有的NLR相關的RLCK都能作為效應子的直接傳感器碾阁。擬南芥NLR RPM1(RESISTANCE TO PSEUDOMONAS SYRINGAE PV MACULICOLA1)通過監(jiān)測RIN4(RPM1-INTERACTING4)的磷酸化狀態(tài)來識別丁香假單胞菌的效應子AvrB。雖然AvrB本身似乎不具有激酶活性些楣，但它在RLCK-VII成員 RIPK(RPM1-INDUCED PROTEIN KINASE) 存在的情況下脂凶，誘導了RIN4 Thr166的磷酸化從而激發(fā)了RPM1介導的免疫宪睹。因此，RIPK作為傳感器蛋白RIN4的特異性修飾劑蚕钦，幫助RPM1識別AvrB亭病。
上述觀察結果表明，RLCKs常被用作病原菌效應子的傳感器或修飾傳感器來調節(jié)NLR介導的免疫嘶居，這就揭示了RLCKs在宿主-病原菌共同進化過程中具有獨特的重要性命贴。植物RLCKs及其相關蛋白是病原菌效應子常見致病靶點。這推動了共同進化食听，導致許多NLRs與RLCKs的聯(lián)合起來間接地監(jiān)測效應子的活性胸蛛。事實上,AvrPto ，AvrPtoB樱报，AvrPphB和AvrAC都抑制PTI葬项，并且依賴它們的毒性靶向PRRs或RLCKs的激酶域。
RLCK在植物生長迹蛤、發(fā)育和繁殖中的作用
在植物生長發(fā)育民珍、決定細胞命運和繁殖過程中，短距離和長距離的通訊對不同細胞和器官之間的協(xié)調至關重要盗飒。典型的植物激素BR和多種多樣的小肽信號被RKs感知嚷量，對植物生物學具有深遠的意義。植物編碼超過1000種潛在的分泌肽逆趣，其中越來越多的被發(fā)現(xiàn)作為調節(jié)多種生物功能的肽激素蝶溶。雖然RKs和RLPs感知這些信號的機制已經(jīng)建立，但是這些受體如何將細胞外的信號轉化為復雜的細胞和生理反應仍然知之甚少宣渗。在一些情況下抖所，RLCKs參與了RK介導的植物生長、發(fā)育和繁殖的調控痕囱，這表明RLCKs是跨膜信號中常用的信號模塊田轧。
有性生殖
FER(FERONIA):幾類RALFs的受體，調節(jié)植物中的多種生物學過程
RALFs(RAPID ALKALINIZATION FACTORs):一種引起細胞外堿化并調節(jié)植物體內多種生物過程的肽激素鞍恢。
在被子植物中傻粘，成功的有性繁殖是由一個復雜的受精過程(稱為雙受精)控制的，在這個過程中帮掉，一個雌配子體與兩個雄配子結合弦悉。當花粉粒落在柱頭上并萌發(fā)時，就形成一個花粉管旭寿，花粉管穿透花柱警绩，向雌配子體方向生長崇败≈殉疲花粉管的尖端準確地進入胚珠肩祥，在那里它爆裂釋放兩個精子。在這個過程中缩膝，雌配子體產生信號混狠，主動吸引和引導花粉管的生長。現(xiàn)在我們知道花粉管引導是由來源卵細胞的疾层、富含半胱氨酸的信號肽控制的将饺，如玉米中的EA1(EGG APPARATUS 1)和擬南芥的LUREs。對與LURE感知有關的成分進行了研究痛黎，發(fā)現(xiàn)了兩個關系密切的RLCK-VII成員LIP1(LOST IN POLLEN TUBE GUIDANCE1)和LIP2予弧，LIP1和LIP2都在LURE1誘導的花粉管生長中發(fā)揮作用。lip1 lip2雙突變體表現(xiàn)出花粉管導向的部分缺失湖饱，這表明還有其他的RLCKs也參與其中掖蛤。因為它們缺少胞外域，所以假定LIP1和LIP2與受體協(xié)同作用井厌，促進信號轉導蚓庭。最近，兩個獨立的小組鑒定出PRKs(POLLEN-SPECIFIC RECEPTOR-LIKE KINASEs)仅仆，MDIS1(MALE DISCOVERER1)和MIKs(MDIS1-INTERACTING RECEPTOR-LIKE KINASEs),可能是LURE1的受體器赞。LIP1和LIP2是否以及如何在上述受體的下游調節(jié)花粉管生長仍有待闡明。
除了引導花粉管生長外墓拜，花粉管的完整性在到達胚珠之前和到達胚珠之后也受到嚴格的調控港柜。CrRLK1L(長春花類RLK1)的亞家族RLKs，包括THESEUS1,FER(FERONIA),ANX1,ANX2,BUPS1和BUPS2咳榜，其特征是在其胞外域內具有類似malectin的結構域潘懊，被認為是細胞壁完整性的sensor。近年來的研究表明贿衍，它們是一種被稱為RALFs(RAPID ALKALINIZATION FACTORs)的肽激素受體授舟。ANX1、ANX2贸辈、BUPS1释树、BUPS2是從花粉衍生的RALF4和RALF19的花粉管受體。這種感知可以防止早破擎淤，保證花粉管的生長奢啥。有趣的是，卵細胞來源的RALF34可以與RALF4和RALF19競爭結合這些受體嘴拢，導致花粉管破裂桩盲。一項獨立的研究表明，LRXs(LEUCINE-RICH REPEAT EXTENSIN)也在感知RALF4席吴、RALF19和控制花粉管生長方面發(fā)揮作用赌结。正向遺傳篩選鑒定了MRI(MARIS)捞蛋，一個RLCK-VIII成員，作為anx1和anx2的抑制子柬姚。在anx1 anx2雙突變體拟杉，MRI激活環(huán)上240位的Arg突變成Cys恢復了花粉管生長缺陷，而MRI喪失功能的突變體與anx1 anx2突變體的表型相似量承。這些結果表明搬设，MRI作用于ANX-BUPS受體復合物的下游以防止花粉管破裂，而R240C的替代則組成型激活MRI并防止花粉管破裂撕捍∧醚ǎ花粉管的感知需要FER，但其機制尚不清楚忧风≌暄裕考慮到FER是多種RALFs的受體，F(xiàn)ER通過感知來自花粉管的RALFs來感知花粉管似乎是合理的阀蒂。
某些被子植物通過部署自交不親和系統(tǒng)來排斥自花授粉该窗，從而積極地促進異花授粉。在蕓苔屬植物中蚤霞，識別自交不親和主要由來自花粉表面富半胱氨酸肽段 SP11(S-LOCUS PROTEIN 11)和柱頭的SRK(S-LOCUS B-LECTIN RECEPTOR KINASE)酗失。SLG(S-LOCUS GLYCOPROTEIN)與SRK胞外結構域具有相似性，是自交不親和所必需的昧绣。SRK與SLG形成復合物來感知SP11并介導自交不親和信號规肴。一種E3連接酶ARC1 (ARM REPEAT CONTAINING 1)與SRK相互作用，正向調節(jié)自交不親和性夜畴。ARC1被提出用于泛素化和降解胞外亞基EXO70家族蛋白A1和其他可能的不親和因子來促進不親和拖刃。RLCK MLPK是自交不親和性的正調節(jié)因子。MLPK與SRK和ARC相互作用贪绘，SRK和MLPK都可以磷酸化ARC兑牡。因此，ARC和MLPK被認為是SRK受體下游的主要信號轉導子税灌。MLPK和ARC調節(jié)自交不親和的精確機制尚不清楚均函。
細胞分化
YODA(YDA):一種MAPKKK，調節(jié)植物細胞中保衛(wèi)細胞的發(fā)育菱涤。
細胞分化使植物產生具有特殊功能的不同細胞類型苞也、組織和器官。信號肽和RKs/RLPs在決定多樣的細胞類型中起重要作用粘秆。例如,TDR/PXY(LRR-RKTDIFRECEPTOR/PHLOEMINTERCALATED WITH XYLEM)感知TDIF(TRACHEARY ELEMENTS DIFFERENTIATION INHIBITORY FACTOR)來控制原形成層細胞向導管細胞分化如迟。受體復合體包括LRR-RK ERECTA ，SERKs和TMM(LRR-RLP TOO MANY MOUTH)來感知分泌富含半胱氨酸肽段的EPF和EPFL成員來調節(jié)氣孔類型，這通過一系列非對稱細胞的分化來實現(xiàn)殷勘。同樣此再，小的富含半胱氨酸的肽端ESF1(EMBRYO SURROUNDING FACTOR1)控制受精卵細胞不對稱分裂所定義的胚胎模式，產生一個大的基底細胞和一個小的頂端細胞;這些進一步分裂分別產生胚和胚柄劳吠。雖然尚未發(fā)現(xiàn)ESF1肽的相應受體引润，但最近的一項研究表明LRR-RLK ZYGOTIC ARREST1是胚胎發(fā)生早期所必需的巩趁。
在擬南芥中痒玩，胚胎模式和氣孔模式共享有MAP3K-YODA (YDA)，MAP2Ks-MKK4和MKK5议慰，MAPKs MPK3和MPK6組成的MAPK級聯(lián)蠢古。MAPK級聯(lián)對胚胎模式有正向調節(jié)作用，對氣孔模式有負向調節(jié)作用别凹。YDA的缺失使基底子細胞無法分化為胚柄細胞草讶，增加了氣孔密度。mpk3 mpk6雙突變體是胚胎致死的炉菲，表明MPK3和MPK6是胚胎模式形成的關鍵堕战。SSP(SHORT SUSPENSOR)是一種RLCK-XII成員，在YDA上游起調節(jié)胚胎模式的作用拍霜。SSP轉錄本在精子細胞中產生嘱丢，但在受精卵和胚乳中被翻譯。ssp功能缺失突變體的在胚胎模式的表型 與yda突變體相似祠饺。有趣的是越驻，SSP在葉表皮的異位表達與YDA過度活躍引起的氣孔模式表型相似，提示SSP或SSP類的RLCKs在ER受體復合體下游起調節(jié)YDA的作用道偷。
BR信號
如上所述缀旁，BRs是一類重要的植物激素，調節(jié)包括根生長勺鸦、開花并巍、細胞伸長、衰老和應激反應在內的一系列過程换途。擬南芥LRR-RK蛋白BRI1是BRs的主要受體履澳，bri1突變體對BR不敏感，表現(xiàn)出嚴重的生長缺陷怀跛，包括矮化和延遲開花距贷。遺傳、生化和結構研究證實BAK1和SERK1是BR感知的共受體吻谋。在BR感知過程中忠蝗，BRI1和BAK1/SERK1相互作用并經(jīng)交互磷酸化形成一個活躍的受體復合物。
隨后的遺傳篩選和生化研究揭示了BR信號中的關鍵成分包括三個RLCK-XII成員漓拾，即BSK1阁最、BSK2和BSK3;RLCK-VII成員戒祠，CDG1(CONSTITUTIVE DIFFERENTIAL GROWTH1);蛋白磷酸酶BSU1(BRI-SUPPRESSOR1);GSK3 / BIN2(BR-INSENSITIVE2;和兩個同源轉錄激活物BZR1(BRASSINAZOLE-RESISTANT1)和BES1(BRI1-EMS-SUPPRESSOR1)。CDG1速种、BSKs分別與BRI1相互作用姜盈，在BR信號中起轉導作用。雖然對單個BSKs的初始反向遺傳分析表明BSKs在BR信號轉導中發(fā)揮的作用相對較小配阵，但隨后對高階bsk突變體的研究支持BSKs在BR信號轉導中共同發(fā)揮重要作用馏颂。目前的模型提出了一條從BR感知到控制BR響應基因轉錄水平的線性路徑(219)。在沒有BR的情況下棋傍，BIN2通過磷酸化BZR1和BES1來抑制BR響應基因的表達救拉。感知BR后，BRI1磷酸化CDG1的Ser423從而激活CDG1, CDG1再磷酸化BSU1瘫拣。磷酸化激活BSU1, BSU1再解除BIN2的磷酸化亿絮，導致抑制BR響應基因的表達。在BRI1磷酸化后麸拄，BSKs也與之相互作用并激活BSU1 派昧。然而，其他研究表明擬南芥BSKs是不活躍的激酶拢切。BSKs調控BR信號的確切機制有待進一步研究蒂萎。
小肽信號調節(jié)生長和發(fā)育
除了在花粉管感知中起作用外，F(xiàn)ER還調節(jié)許多其他生物過程失球，包括幼苗生長岖是、根毛生長、激素和應激反應以及免疫实苞。RALFs激活FER會導致H+-ATPase AHA2的磷酸化和失活豺撑，從而抑制質子運輸，誘導細胞外堿化黔牵，抑制根毛生長聪轿。最近的一項研究表明，RLCK-VII成員 RIPK是RALF1信號轉導和FER下游功能所必需的猾浦，調節(jié)初級根生長和根毛生長陆错。有趣的是，在RALF處理過程中金赦，RIPK和FER相互作用音瓷，并相互磷酸化，提示RIPK調節(jié)了FER的活性夹抗。RLCK MRI控制花粉管完整性绳慎，也參與了FER調控的根毛生長，因為mri 喪失功能突變體顯示出根毛生長上的缺陷，而過表達MRIR240C突變體部分恢復了fer突變體在根毛生長中的缺陷杏愤。
脫落是植物脫落無用器官的程序化發(fā)育過程靡砌。一系列的遺傳和生化研究表明，擬南芥花器官的脫落是由一條信號通路所控制的珊楼，這條信號通絡包括一個分泌肽 IDA(INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION);兩個密切相關的LRR-RKs,HAE(HAESA)和HSL2(HAESA- like 2);由未知的MAP3K通殃、MAP2Ks MKK4和MKK5、以及MPKs MPK3和MPK6組成的MAPK級聯(lián)厕宗。HAE和HSL2是IDA的受體画舌，它們依賴于SERKs作為共受體來發(fā)揮功能。IDA可迅速觸發(fā)HAE和SERKs之間的相互作用和交互磷酸化媳瞪。NEV (NEVERSHED)骗炉，一種ADP-核糖基化因子GTP酶激活蛋白照宝，在篩選花脫落缺陷突變體中被鑒定蛇受。NEV定位于跨高爾基網(wǎng)絡和核內體，可能調節(jié)囊泡運輸厕鹃。對nev抑制子的正向遺傳篩選鑒定了花器官脫落負向調節(jié)因子SOBIR1/EVR和RLCK-VII成員CST(CAST AWAY)兢仰。重要的是，CST分別與HAE剂碴、SOBIR1/EVR互作把将，提示CST連接RKs下游信號。
RLCKs在非生物脅迫中的作用
適應包括高溫忆矛、低溫察蹲、干旱和鹽堿在內的非生物脅迫對植物在惡劣環(huán)境中的生存至關重要。雖然RLKs在非生物脅迫中的作用不如在免疫催训、繁殖和發(fā)育方面的闡述的詳細洽议，但在最近的遺傳學和轉錄組學研究中發(fā)現(xiàn)了RLKs在植物應對各種非生物脅迫中起著重要的作用。細胞表面定位的受體不太可能直接感知溫度漫拭、干旱或離子穩(wěn)態(tài)亚兄，【這句話過時了，19年發(fā)現(xiàn)質膜上的鹽受體采驻，20年發(fā)現(xiàn)過氧化氫受體审胚，都是同一個通訊作者】相反，RLKs可能會感知到由非生物脅迫產生的次級信號分子或感知參與調節(jié)改變氣孔形態(tài)或維管結構的適應性反應礼旅。例如膳叨，擬南芥LRR-RLK RPK1(RECEPTOR-LIKE KINASE1)參與ABA感知，參與ABA誘導的衰老痘系，而LRR-RLK GHR1(GUARD CELL HYDROGEN PEROXIDERESISTANT1)參與ABA菲嘴、過氧化氫誘導的氣孔關閉。此外，一些富含半胱氨酸的RLKs (CRKs)也被認為與ROS和產生和感知有關临谱，CRKs是植物面對非生物脅迫的響應所必需的璃俗。
多種證據(jù)表明，RLCKs在植物適應非生物脅迫中起著重要的作用悉默。在376個水稻RLCKs中城豁，有86個在冷、鹽和干旱條件下有差異表達抄课。類似地唱星，擬南芥RLCK CALMODULIN-BINDING RECEPTOR-LIKE CYTOPLASMIC KINASE1在冷、鹽跟磨、H2O2和ABA等多種脅迫條件下间聊，被誘導表達。Esi47抵拘，擬南芥 PCRK1在小麥草中的同系物在鹽脅迫和ABA脅迫下被高度誘導哎榴。在水稻中，RLCK253被鑒定為SAP1(STRESS-ASSOCIATEDPROTEIN 1)的一種互作蛋白僵蛛，SAP1是一種A20/AN1的鋅指域蛋白尚蝌，具有非生物脅迫抗性。OsRLCK253在質膜充尉、核膜和細胞核與SAP1及其同源物SAP11相互作用飘言。在擬南芥中，過表達OsRLCK253通過一種未知的機制增強了對鹽和干旱脅迫的耐受性驼侠。在干旱和正常水分條件下姿鸿，水稻RLCK GUDK(GROWTH UNDER DROUGHT KINASE)對糧食產量至關重要。gudk突變體在鹽脅迫倒源、滲透脅迫和ABA條件下表現(xiàn)出產量損失苛预。體外試驗表明，GUDK與OsAP37相互作用并使其磷酸化相速，OsAP37是一種與耐旱性有關的轉錄因子碟渺。GsRLCK是野生大豆中的RLCK，受鹽突诬、堿苫拍、干旱和ABA高誘導表達。在擬南芥過表達GsRLCK導致對干旱和鹽脅迫的耐受性增強旺隙。
最近的一份報告顯示绒极，CRPK1(COLD-RESPONSIVE PROTEIN KINASE1)與質膜相關，負調控耐冷性蔬捷。經(jīng)過冷處理后垄提，CRPK1磷酸化14-3-3蛋白榔袋，后者轉位進入細胞核，破壞CBFs(COLD-RESPONSIVE C-REPEAT-BINDING FACTORs)的穩(wěn)定性铡俐，這些因子是促進耐冷性的關鍵轉錄因子凰兑。這一激動人心的發(fā)現(xiàn)表明，細胞表面受體可以直接或間接地感知低溫审丘，然后通過CRPK1調節(jié)下游信號吏够。
大多數(shù)報道的RLCKs如何調節(jié)非生物脅迫仍然未知，但擬南芥的ARCK1(ABA- AND OSMOTIC STRESS-INDUCIBLE RECEPTOR-LIKE CYTOPLASMIC KINASE1)與CRK36相互作用滩报，調控對滲透和ABA脅迫的反應锅知。arck1突變體和CRK36 RNAi轉基因株系對滲透脅迫和ABA脅迫均表現(xiàn)出較低的耐受性。進一步的研究表明脓钾，CRK36磷酸化ARCK1并調節(jié)下游的應激反應基因售睹。其他脅迫調節(jié)的RLCKs是否與RLKs在適應非生物脅迫中有類似的聯(lián)系還有待證實。
由RLCK介導的潛在信號調節(jié)機制
最近在RLCKs分析方面的進展可训，特別是那些與免疫相關RKs的進展昌妹，闡明了這類重要的信號蛋白調控跨膜信號的機制。現(xiàn)在很明顯沉噩，RLCKs被募集到受體或共受體的激酶域捺宗，通過磷酸化來調節(jié)下游的成分柱蟀。新的證據(jù)表明川蒙，RLCKs調控常見的信號節(jié)點，如ROS的產生和MAPK級聯(lián)长已，并且在激酶活性和穩(wěn)定性上受到復雜的調控畜眨。RLCK底物的鑒定和特征揭示了植物跨膜信號轉導的生化基礎。
XLGs(EXTRA-LARGE GTP-BINDING PROTEINs):異源三聚體G蛋白的非經(jīng)典Gα亞基,包含N末端的一個擴展术瓮。
PUB25和PUB26(PLANT U-BOX25):植物中一對密切相關的E3連接酶,催化蛋白質泛素化.
RLCKs在受體復合物中的調節(jié)
現(xiàn)有證據(jù)表明康聂，目前研究的大多數(shù)植物RLCKs在靜息狀態(tài)下與RKs相互作用。配體激活受體后胞四，RLCKs被磷酸化并與RKs解離恬汁。BRI1-BSK/CDG1和FLS2-BIK1/PBL的相互作用都是如此。一個例外是RIPK和FER之間的相互作用辜伟，而這種作用是由RALF1誘導的氓侧，并使FER和RIPK之間能夠進行交叉磷酸化，這表明RIPK在FER受體復合物的激活形式中發(fā)揮了作用导狡。BIK1/PBLs和FLS2的聯(lián)系可能促進了FLS2-BAK1受體復合物的磷酸化和激活约巷，因為它展示了BIK1和BAK1在體外能互相磷酸化。
RKs或共受體的磷酸化對RLCK介導的信號轉導至關重要旱捧。例如独郎，BAK1磷酸化BIK1的Tyr243和Tyr250位點踩麦，這些磷酸化位點是BIK1行使免疫功能所必需的。同樣氓癌，BRI1磷酸化BSK1的Ser230位點和CDG1的Ser44谓谦、Ser47和Ser234位點。至少CDG1中的磷酸化位點促進了BR信號轉導贪婉。這些結果表明從受體復合物到RLCKs的磷酸化是植物跨膜信號傳導的主要機制茁计，而與動物中c-Src激酶被招募到磷酸化RTKs發(fā)生變構激活不一樣。
最近的研究表明，BIK1/PBLs是PTI信號的限速成分，在激活前和激活后都受到活性和穩(wěn)定性的動態(tài)調控(圖2)剖毯。在擬南芥中通過酵母雙雜交篩選鑒定到EFR互作蛋白夺克，PP2C38，是PTI的負調控因子硼瓣。進一步分析表明，PP2C38還與FLS2和BIK1相互作用，在靜息狀態(tài)下竣贪，PP2C38對BIK1脫磷酸化使BIK1處于非激活狀態(tài)。經(jīng)flg22或elf18處理后巩螃，PP2C38的Ser77位點被磷酸化演怎，從BIK1中解離，激活BIK1在FLS2或EFR受體復合物避乏。
此外爷耀，BIK1還受泛素-蛋白酶體途徑的調控。正向篩選bak1-5突變體的抑制子(BAK1的等位基因拍皮，在免疫信號中被嚴重破壞)鑒定到了CPK28 (CALCIUM-DEPENDENT PROTEIN KINASE28)負調節(jié)免疫歹叮，可能通過磷酸化促進靜息狀態(tài)的BIK1依賴蛋白酶體途徑的降解,。cpk28突變體過度積累BIK1铆帽，并在flg22或elf18處理后表現(xiàn)出極度活躍的免疫反應咆耿。一些研究表明,擬南芥異源三聚體G蛋白，包含兩個非經(jīng)典的Gα蛋白XLG2(EXTRA-LARGE GTP-BINDING PROTEIN2)和XLG3;一個Gβ蛋白質,AGB1;兩個Gγ蛋白質,AGG1and AGG2--被flg22或chitin激活后爹橱，正調節(jié)免疫反應萨螺。最近的更多分析表明，這些G蛋白與FLS2-BIK1復合物相互作用愧驱，促進靜息狀態(tài)下BIK1蛋白的積累慰技，可能通過抑制蛋白酶體依賴途徑的降解。
最近的一項研究揭示了控制BIK1穩(wěn)態(tài)的詳細機制冯键。BIK1是一對密切相關的植物泛素E3連接酶(PUB25和PUB26)的底物惹盼。PUB25和PUB26促進非激活狀態(tài)BIK1的降解，而不是激活狀態(tài)BIK1的降解(激活狀態(tài)的BIK1激活環(huán)上被磷酸化)惫确。重要的是手报，CPK28蚯舱、上述提到的G蛋白、PUB25和PUB26共同形成一個調控模塊來控制BIK1的穩(wěn)態(tài)掩蛤。在靜息狀態(tài)下枉昏，G蛋白可能通過空間位阻直接抑制PUB25和PUB26的E3連接酶活性，從而穩(wěn)定BIK1揍鸟。感知到flg22后兄裂，CPK28通過一種未知的機制被進一步激活，并磷酸化PUB25的Thr94阳藻，磷酸化PUB26的Thr95晰奖，從而增強了PUB25和PUB26的E3連接酶活性，加速了未激活的BIK1的降解腥泥。這耗盡了來自FLS2-BAK1的BIK1匾南，可以防止活躍狀態(tài)的BIK1過度積累并阻止了HR反應。然而蛔外，激活的BIK1是受PUB25和PUB26介導的泛素化降解機制所保護的蛆楞，使其能磷酸化下游目標。綜上所述夹厌，這些研究突出了一個以BIK1為中心的多層調控機制豹爹，用于嚴格和動態(tài)地控制免疫信號的輸出。
免疫信號中的鈣離子流動
RBOHs(RESPIRATORY BURST HOMOLOGs):與動物NADPH氧化酶同源且密切相關的植物蛋白矛纹。
鈣離子是真核細胞眾多信號轉導事件中重要的次級信使臂聋。PRRs模式識別觸發(fā)了鈣從質外體到細胞質的快速而短暫的內流。藥理學研究已經(jīng)將這種鈣震蕩置于其他免疫信號事件的上游崖技，包括CPK激活逻住、ROS爆發(fā)和MAPK激活。胞質鈣濃度升高可激活多個CPK迎献，其中CPK4、CPK5腻贰、CPK6和CPK11是PTI中觸發(fā)防衛(wèi)基因表達所必需的吁恍。高階cpk突變體顯示flg22誘導的ROS爆發(fā)減少、防御基因表達和抵抗細菌侵染播演。盡管它們具有基本的重要性冀瓦，但被MAMPs激活的鈣通道的識別仍然是難以捉摸的。
Li等人利用基于水通道蛋白的報告顯示写烤，在bik1突變體中翼闽，由flg22引發(fā)的鈣震蕩中嚴重減少，并且破壞了flg22誘導的CPK5磷酸化洲炊。正向遺傳篩選發(fā)現(xiàn)了多個pbl1突變等位基因感局，這些突變體中由elicitors(包括flg22尼啡、elf18和Pep1，但不包括chitin)刺激的鈣震蕩嚴重受損询微。bik1 pbl1雙突變體由elicitors觸發(fā)的鈣震蕩進一步減少崖瞭，說明BIK1和PBL1在FLS2、EFR撑毛、PEPR1和PEPR2下游鈣通道的調控中起關鍵作用书聚。我們很容易推測，BIK1和PBL1直接或間接地調節(jié)尚未被鑒定的鈣通道來協(xié)調免疫信號藻雌。當幾丁質作用于bik1 pbl1幼苗時雌续，其正常的鈣電流為激活CERK1下游的鈣通道提供了一種可能性。
活性氧
ROS是另一類重要的信號分子胯杭，是在正常發(fā)育過程中以及面對不同的環(huán)境因素下產生的西雀。在高等植物中，與動物NADPH氧化酶同源的RBOHs家族在質外體ROS的產生中起著至關重要的作用歉摧。其中艇肴，RBOHD是模式識別后產生質外體 H2O2的主要亞型。RBOHD介導的ROS產生在氣孔防御叁温、肌動蛋白捆綁和細胞壁胼胝質沉積中起著至關重要的作用再悼。依賴于RBOH的ROS也作為主要的信號分子參與調控植物的生長發(fā)育。在初生根生長膝但、根毛生長和花粉管完整性的調節(jié)過程中冲九，多個RBOHs作用于FER、ANX1和ANX2的下游跟束。這些發(fā)現(xiàn)提示依賴RBOH產生的ROS是多種生物過程中RK/RLK介導的信號轉導中的共同節(jié)點莺奸。
早期的研究證實，通過RBOHC在新生根毛細胞中產生局部ROS對根毛發(fā)育至關重要冀宴。同樣灭贷，RBOHH和ROBHJ是花粉管頂端產生活性氧所必需的，并且能夠防止花粉過早破裂略贮。目前已知根中的FER通過RhoGTPases調節(jié)RBOH依賴的ROS以控制根毛發(fā)育甚疟，而ANX1和ANX2通過作用于RBOHH和ROBHJ上游來控制花粉破裂。這可能與動物RTKs下游的小GTPase Rac變構激活NADPH氧化酶有關逃延。最近的一份報告表明览妖，ANX1和ANX2介導的ROS信號調節(jié)涉及RLCK MRI。組成性激活的MRIR240C不僅在anx1 anx2雙突中揽祥，而且在rbobH rbobJ雙突中也恢復了花粉破裂表型讽膏，這表明MRI在依賴RBOH的ROS的下游起調節(jié)花粉破裂的作用。與這一假設一致拄丰，MRI與OXI1(OXIDATIVE SIGNAL INDUCIBLE1)相互作用府树，OXI1是一種介導ROS信號的蛋白激酶俐末。然而，功能缺失的mri突變體和表達MRIR240C的植物在根或花粉管中是否顯示ROS產生的改變仍有待檢驗挺尾。在根毛發(fā)育過程中鹅搪，胞質游離鈣的生成是根毛伸長的關鍵，根毛端細胞中RBOHC介導的ROS的產生是胞質鈣分布所必需的遭铺，這表明在根毛發(fā)育過程中ROS作用于鈣信號的上游丽柿。在根毛中MRI對于產生細胞質鈣電流是否是必須的仍然是不知道。
在PRR介導的免疫信號中魂挂，依賴RBOH的ROS的調節(jié)得到了更好的研究甫题。利用蛋白質pull-down及結合質譜分析，研究人員確定RBOHD是一種與BIK1涂召、FLS2和EFR相互作用的蛋白坠非。進一步的生化分析表明，BIK1直接磷酸化RBOHD中的特定位點果正，而不依賴于細胞質鈣離子和CPK5的增加炎码，這種磷酸化作用是FLS2和EFR下游產生ROS和對丁香假單胞菌的氣孔免疫所必需的。重要的是秋泳，依賴于BIK1的RBOHD磷酸化位點是RBOHD激活所必需的潦闲，但不足以激活RBOHD，因為RBOHD的N端受其它的一些因素調節(jié)迫皱，如鈣離子結合歉闰、磷脂酸結合，CPK5介導的磷酸化卓起，而這些因素是RBOHD激活所必需的和敬。因此，BIK1介導的RBOHD磷酸化被認為是使RBOHD處于準備狀態(tài)戏阅，而完全激活RBOHD則進一步受到其他輸入信號的調控昼弟。
除了BIK1和PBL1，其他的RLCKs饲握，包括PCRK1私杜、PCRK2和BSK1，正向或負向調節(jié)flg22觸發(fā)的ROS產生救欧。特別是BSK1似乎不具有激酶活性，這就提出了一個問題：它如何調節(jié)RBOHD活性锣光。水稻中的OsRLCK57笆怠、OsRLCK107、OsRLCK118和OsRLCK176與OsCREK1互作來調節(jié)幾丁質和肽聚糖誘導的ROS產生誊爹。OsBSR1又名OsRLCK278蹬刷，是幾丁質誘導的ROS產生和防御基因表達所必需的瓢捉。最近的一份報告顯示，番茄RLCK-VIII的一個成員办成，PTO-INTERACTIN 1 (PTI1)泡态，是flg22誘導的ROS產生所必需的并能對丁香假單胞菌產生抗性。這些結果表明迂卢，RLCK介導的RBOHs調控可能是單雙子葉植物中的保守機制某弦。有趣的是，擬南芥PBL13通過直接與RBOHD相互作用負調控flg22誘導的ROS的爆發(fā)而克。PBL13是否磷酸化RBOHD不同位點靶壮，是否干擾BIK1介導的磷酸化，是否通過其他機制調節(jié)RBOHD活性仍有待闡明员萍。
最近的一項研究表明,Gα蛋白XLG2可以直接與RBOHD互作腾降。通過對flg22的感知，BIK1磷酸化XLG2的N端碎绎，而這一磷酸化作用是在不依賴于BIK1穩(wěn)定性的情況下產生適宜的ROS所必需的螃壤，這表明磷酸化的XLG2正向調節(jié)RBOHD。水稻RhoGTPase RAC1也促進了RBOH介導的CERK1下游ROS的產生筋帖，因此奸晴，擬南芥中的XLG2和水稻中的RAC1對RBOHs的調節(jié)與根毛發(fā)育過程中ROP介導的RBOH的調控相似。
MAPK級聯(lián)
MAPK級聯(lián)代表動植物中另一個信號跨膜信號關鍵模塊(圖3)幕随。動物中蚁滋，磷酸化的RTKs間接招募一個類稱為SOS的鳥嘌呤核苷酸交換因子激活RAS-GTPases,而后者招募MAP3K Raf到質膜上,這對Raf和MAPK級聯(lián)的激活是足夠的。動物TLRs的免疫激活也激活MAPK級聯(lián)赘淮。TLR5的激活通過適配器蛋白MyD88來招募IRAKs辕录。IRAKs進一步招募E3連接酶TRAF6，催化聯(lián)系Lys63多泛素化作用于其目標梢卸，包括TAB2和TAB3走诞。TAB2和TAB3進一步調節(jié)MAP3K蛋白-TAK1來激活JNK和p38 MAPK級聯(lián)從而控制轉錄重編程。然而蛤高，植物RKs對MAPK級聯(lián)的激活似乎更為直接蚣旱。新的證據(jù)表明，植物RLCKs直接激活了RKs下游的MAP3Ks戴陡。
RLCK SSP是通過作用于YDA上游來激活MAPK級聯(lián)反應塞绿。最近的一項研究表明，SSP直接與YDA相互作用恤批，這增加了SSP通過磷酸化激活YDA和MAPK級聯(lián)的可能性(圖3)异吻。雖然ESF受體仍然未知，但最近的一項研究表明LRR-RLK ZYGOTIC ARREST1在體外直接與SSP相互作用。這一發(fā)現(xiàn)表明SSP聯(lián)系受體復合物到MAPK級聯(lián)诀浪，該復合物可能同時含有一種未知的受體和ZYGOTIC ARREST1棋返。
感知不同的免疫原性模式激活兩個保守的MAPK級聯(lián)。一個級聯(lián)包括MAP3k-MEKK1雷猪、MAP2Ks-MKK1和MKK2睛竣，以及MAPK MPK4。另一個級聯(lián)包括未知的MAP3K, MAP2Ks-MKK4和MKK5求摇，以及MAPKs-MPK3和MPK6射沟。第二個級聯(lián)的MAP3K的身份仍然存在爭議。似乎需要RLCK-VII成員來激活MAPK(圖3)月帝。在pcrk1 pcrk2雙突變體中躏惋，flg22誘導的MPK激活略有減少，而在bik1 pbl1雙突變體中嚷辅，pep2誘導的MAPK激活略有減少簿姨。pcrk1 pcrk2和bik1 pbl1雙突變體的弱表型提示調控MAPK級聯(lián)中存在RLCK-VII成員的冗余。與這種可能一致的是簸搞，在擬南芥中過表達AvrAC(AvrAC可以抑制多種RLCKVII成員)顯著破壞flg22誘導的MPK3扁位、MPK4和MPK6的激活。
水稻中OsRLCK185和OsRLCK176通過與OsCERK1相互作用介導幾丁質和肽聚糖誘導的MAPK激活趁俊。OsRLCK185在擬南芥的同源基因PBL27正調控幾丁質觸發(fā)的MAPK激活域仇。最近的一項研究表明MAP3K--MAPKKK5是幾丁質誘導的MPK3和MPK6活化所特別需要的。據(jù)報道寺擂，CERK1磷酸化PBL27, PBL27在體外磷酸化MAPKKK5的C末端暇务，這種磷酸化是否是由幾丁質所誘導尚且不清楚。雖然這項研究提供了RLCK直接將PRR與MAPK級聯(lián)聯(lián)系起來的證據(jù)怔软，但所報道的機制是否是一個特例垦细，是否在植物對不同模式的響應中具有廣泛的意義，仍有待證明挡逼。矛盾的是括改，PBL27和MAPKKK5在flg22誘導的MAPK的過程中都發(fā)揮了負面作用。最近家坎，BSK1被報道與MAPKKK5相互作用并使其磷酸化Ser289位點來調節(jié)免疫嘱能。這種磷酸化如何激活MAPK級聯(lián)尚不清楚。
RLCK介導的信號特殊性
跨膜信號傳導的一個關鍵問題是如何感知不同的胞外配體導致不同的胞質信號輸出虱疏。信號輸出的特異性由RK的激酶結構域決定惹骂。在大多數(shù)報道中，不同的RKs和RLKs主要使用不同的RLCKs來發(fā)揮作用(圖1)做瞪，這表明不同的RLCKs調節(jié)不同的下游靶點析苫。
在某些情況下，一個RLCK能與不同的RKs結合以調節(jié)不同的細胞過程(圖4). BIK1與FLS2和BRI1相互作用穿扳。而FLS2-BIK1相互作用正向調節(jié)免疫衩侥，BRI1-BIK1相互作用負向調節(jié)BR介導的生長。有趣的是矛物，BIK1也負調控根毛生長茫死。這就提出了一種可能性，即BIK1還受到RALFs或其他信號分子的調控履羞。除了BIK1, BSK1還與BRI1和FLS2相互作用峦萎。而BRI與BSKs的相互作用來調節(jié)生長，F(xiàn)LS2-BSK1的相互通正調節(jié)免疫反應忆首。MRI在ANX1和ANX2介導的花粉管完整性控制和FER介導的根毛生長調控中的作用是第三個例子爱榔，其中RLCK通過與不同的RLK復合物結合來調控不同的生物學過程〔诩埃總之详幽，這些結果表明RLCK的信號輸出是由上游的RK復合物決定的。
不同的RKs決定RLCK信號輸出的機理仍然未知浸锨。BR處理后唇聘，BIK1可以被BRI1磷酸化，其方式與flg22誘導的FLS2-BAK1復合物的磷酸化相似柱搜。但是迟郎，BR誘導的BIK1磷酸化并沒有引起免疫應答，說明BIK1能夠辨析不同的信號輸入聪蘸，產生不同的信號輸出宪肖。已經(jīng)證明，BR誘導的BIK1磷酸化是由BRI1賦予的健爬，與BAK1無關控乾，而flg22誘導的BIK1磷酸化則需要BAK1。因此浑劳，BIK1中不同的磷酸化模式可能導致不同的信號輸出(圖4)阱持。另外，RK復合物中其他信號組分的成分可能在決定信號的特異性方面發(fā)揮作用魔熏。事實上衷咽，F(xiàn)LS2和BRI1定位于質膜上不同的簇，這表明不同的受體復合物可能存在于不同的環(huán)境中有助于信號特異性蒜绽。
結論和展望
RKs是植物適應環(huán)境镶骗、繁殖、生長和發(fā)育的關鍵躲雅。雖然關于RKs如何感知其配體和下游細胞的變化已經(jīng)有了大量的了解鼎姊，但直到最近，我們對細胞外信號如何從RKs傳導到下游信號元件的了解還不夠。新出現(xiàn)的證據(jù)表明相寇，采用RLCKs作為連接RKs與下游信號輸出的通用信令節(jié)點慰于。RLCKs在調節(jié)免疫信號、有性繁殖唤衫、生長和發(fā)育方面起著重要作用婆赠，這一點現(xiàn)在已經(jīng)得到了充分的證實。越來越多的文獻也支持這樣的觀點佳励，即RLCKs是RKs下游的信號轉導器休里，參與植物對非生物脅迫的適應。由于RK復合物經(jīng)常共享相似的組織赃承，例如采用SERKs和SOBIR1作為共受體妙黍，更多的RK通路有望涉及RLCKs作為信號元件。
目前的結果表明瞧剖，感知到配體后拭嫁，RKs磷酸化RLCKs來傳遞信號，并且RLCKs進一步磷酸化了主要的信號元件筒繁。PTI的研究表明噩凹，RLCKs的下游有復雜的信號通路分支。現(xiàn)有證據(jù)表明毡咏，RLCKs調節(jié)多個信號節(jié)點驮宴，包括MAPK級聯(lián)，NADPH氧化酶呕缭，鈣離子通道堵泽，和異三聚體G蛋白來協(xié)調各種免疫反應。此外恢总，這些節(jié)點相互連接迎罗，如ROS和鈣信號的相互調節(jié)所示。未來的研究有必要闡明RLCKs如何調節(jié)植物的生長片仿、發(fā)育和應激反應纹安。
我們對依賴RLCK傳遞信號的認識還存在許多空白。RLCKs功能分析的一個主要局限是它們功能的冗余性砂豌，如免疫中的BIK1/PBLs和BR信號中的BSKs厢岂。可能需要對高階RLCK突變體阳距、功能獲得突變體或過表達研究進行系統(tǒng)的構建和分析塔粒，才能揭示它們的生物學功能。另一個挑戰(zhàn)是RLCK底物的鑒定筐摘，在這方面遺傳方法已經(jīng)取得了有限的成功卒茬。隨著蛋白質互作組和磷酸化蛋白組學研究的進展船老，我們應該能夠解開這些重要激酶的底物的全貌，更好地理解植物的跨膜信號圃酵。
總結要點
1.RKs參與的跨膜信號轉導是調控植物體內多種生物過程的重要途徑柳畔，RLCKs是RK介導的信號轉導的關鍵組成部分。對RLCKs的分析為解析RKs調控這些過程的機制提供了見解辜昵。
2.在感知到外界信號后RLCKs被RKs和共受體直接激活荸镊。此外，RLCKs的活性和穩(wěn)定性還受到與受體復合物相關的蛋白(包括蛋白磷酸酶堪置，E3連接酶、CPKs和異三聚體G蛋白)的動態(tài)調控张惹。
3.對免疫信號的分析表明舀锨，RLCKs磷酸化下游分支的多種底物如NADPH氧化酶、異三聚體G蛋白宛逗、蛋白磷酸酶和MAPKKKs坎匿。
4.RLCK可以在不同的生物學過程中發(fā)揮作用，其特異性取決于與RLCK相聯(lián)系的RK復合物雷激。
5.RLCK在免疫上的研究的進展可能有助于我們理解其調節(jié)植物的生長替蔬、發(fā)育和非生物脅迫的機制。
后記
我發(fā)現(xiàn)寫的太長的文章屎暇，自己都不一定有耐心看承桥，下次要精簡點，但經(jīng)典的綜述還是要細細研讀根悼。
