当前位置:首页>农业>JIPB丨山东农业大学生命科学学院李传友团队揭示SlMED25-SlPHR3-SlSPX2模块精准调控番茄磷饥饿响应过程转录输出的新机制

JIPB丨山东农业大学生命科学学院李传友团队揭示SlMED25-SlPHR3-SlSPX2模块精准调控番茄磷饥饿响应过程转录输出的新机制

  • 2026-10-23 14:07:41
JIPB丨山东农业大学生命科学学院李传友团队揭示SlMED25-SlPHR3-SlSPX2模块精准调控番茄磷饥饿响应过程转录输出的新机制

磷是支撑植物生长发育所必需的大量元素。然而, 土壤中可直接吸收利用的无机磷 (Pi) 普遍匮乏, 已成为限制作物生长与产量提升的关键瓶颈。面对低磷胁迫, 植物会启动磷饥饿响应 (PSR) 程序, 其中磷酸盐饥饿响应转录因子PHRs是该通路的核心“总开关”。但长期以来, 植物如何精细调控PHRs转录活性、实现磷信号精准应答的分子机制, 始终是植物营养学领域亟待破解的难题。

近日, JIPB在线发表了山东农业大学生命科学学院李传友课题组题为“SlMED25-SlPHR3-SlSPX2 module fine-tunes SlPHR3-mediated transcriptional activation of phosphate starvation response in tomato”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.70278)。该研究以番茄为研究体系, 成功揭示了磷饥饿响应转录因子的精准调控机制, 发现由共激活因子SlMED25与共抑制因子SlSPX2共同构成的双调控模块, 为解析植物磷稳态维持机制提供了全新理论视角。

研究团队通过遗传学和生化手段证实, SlPHR3是番茄调控磷饥饿响应的核心枢纽, 主导番茄应对低磷环境的一系列生理应答。进一步机制解析发现, 两个关键功能蛋白通过特异性结合SlPHR3, 实现对其转录活性的双向精准调控:

(1) 中介体亚基SlMED25可靶向结合SlPHR3的N端结构域, 借助SlPHR3将RNA聚合酶 II (Pol II) 招募至下游磷饥饿响应基因启动子区域, 激活磷饥饿响应基因的表达, 助力番茄适应低磷逆境 (图1);

(2) 磷感知蛋白SlSPX2则竞争性结合SlPHR3的同一N端结构域, 直接抑制其转录活性, 避免磷饥饿响应过度激活。

图1 SlMED25将RNA聚合酶II (Pol II) 招募到SlPHR3的靶基因启动子区

关键生化实验证实, SlSPX2与SlMED25对SlPHR3的结合存在明确竞争关系, 且SlSPX2的结合能力更强, 由此构成番茄磷饥饿响应的“精准分子开关”: 细胞内磷充足时, SlSPX2优先结合SlPHR3, 关闭响应通路; 磷匮乏时, SlMED25竞争性结合SlPHR3, 启动应答程序, 实现磷信号的动态、精准调控 (图2)。

图2 SlMED25-SlPHR3-SlSPX2调控番茄磷饥饿响应的工作模型
综上, 该研究首次揭示了中介体亚基与磷感知蛋白通过竞争性结合PHR转录因子、调控其转录活性的全新机制, 填补了PHRs信号输出动态调控的研究空白。这不仅从理论层面深化了植物磷稳态调控机制的认知, 也为作物磷高效利用育种提供了关键分子靶点和理论支撑。
山东农业大学在站博士后翟铭通、韩鸿宇、已毕业博士研究生赵云峰和硕士研究生张玉为该论文共同第一作者, 山东农业大学李传友教授和北京农学院陈谦教授为共同通讯作者。该研究获得国家重点研究发展计划 (2021YFF1000103、2022YFD1201700)、国家自然科学基金委员会 (32272701)、青岛市科技惠民示范项目 (23-2-8-xdny-15-nsh) 及山东-国家基金委联合基金 (U22A20459) 的资助。
文章引用:
Zhai, M., Han, H., Zhang, Y., Zhao, Y., Guo, H., Wang, H., Sun, C., Meng, X., Deng, L., Chen, Q., et al. (2026). SlMED25-SlPHR3-SlSPX2 module fine-tunes SlPHR3-mediated transcriptional activation of phosphate starvation response in tomato. J. Integr. Plant Biol.https://doi.org/10.1111/jipb.70278
领域合集:

#Abiotic Stress Responses# 

#Cell and Developmental Biology#

#Functional Omics and Systems Biology# 

#Global Change Biology#

#Gene Editing#

#Molecular Physiology#   

#Metabolism and Biochemistry#

#Molecular Ecology and Evolution#

#Plant Biotic Interactions#   

#Photosynthesis and Crop Physiology#  

#Plant Reproductive Biology#   

#Plant Phylogenomics# 

#Plant Epigenetics#

#Synthetic Biology# 

物种合集:

#水稻##小麦##大豆##玉米##拟南芥##蔬菜##园艺植物#

推荐阅读:

#Review Articles#

#热点论文#

#专题文章#

JIPB面向全球读者, 刊载整合植物生物学领域的重要创新成果, 包括宏观与微观层面的原创研究论文、综述、简讯、新资源、新技术以及评论性文章等。2025年期刊指标显示: 2年SCI_IF: 9.3, 5年SCI_IF: 10.8, 位列植物科学TOP 3.1% (Q1 区); Scopus CiteScore 19.1, 位居植物科学TOP 2%。JIPB入选中国科协《植物科学领域高质量期刊分级目录》T1级期刊, 获得由科技部等七部门联合实施的“中国科技期刊卓越行动计划” 连续两期项目资助 (2019–2028)。

关注JIPB

获知最新研究

follow us on twitter: @ JIPBio
点击阅读原文,查看更多内容。

最新文章

随机文章