分子模块协调植物细胞壁形成和适应性生长

植物细胞壁代表植物结构的细胞基础，构成植物生物量的主要成分。多种农艺性状的形成，例如植物高度和机械力，在很大程度上取决于植物细胞壁的有序沉积和细胞壁生物合成的精确控制。因此，细胞壁的积累与植物生长发育的各种生物过程密切相关。

鉴于植物暴露于波动的条件和各种胁迫下，需要精确调节细胞壁生物合成。细胞壁形成不仅作为多种信号通路的终端输出，而且是整合内外刺激的中心枢纽，可以平衡各种生物程序，促进多种农艺性状的权衡。揭示细胞壁形成的分子网络一直是植物科学的热点话题之一，尽管很少报道能够感知信号并协调不同生物过程的精确调节剂，这阻碍了农艺性状在作物育种中的合理设计。

在《分子植物》杂志发表的一项研究中，中国科学院遗传与发育生物学研究所周益华教授课题组报告称，受体样细胞质激酶(RLCK)-VND6模块是一种微调信号级联，协调水稻细胞壁积累和生长可塑性。

通过转录组深度测序和全基因组共表达分析，鉴定了与次生细胞壁纤维素合酶共表达的未知功能RLCK(命名为CSK1)以进行深入表征。CSK1表达可以通过多种应激处理诱导，表明它是各种应激信号的整合枢纽。在csk1突变体中观察到的血管和纤维细胞的纤维素含量和壁厚的增加，以及突变体更强壮的木质部运输能力，将CSK1定义为细胞壁形成的负调节剂。

CSK1是一种具有真正激酶活性的细胞核和细胞质定位蛋白。来自野生型和csk1突变体的RNA-seq分析显示广泛的差异表达基因富含与细胞壁相关的GO术语，表明CSK1可能有助于控制次级细胞壁调节网络。用于次生细胞壁形成的主调节器VND6随后被确定为CSK1的相互作用和磷酸化底物。根据vnd6突变体中血管和纤维细胞的纤维素含量和壁厚的减少，发现VND6正调节次生细胞壁生物合成.当VND6被CSK1磷酸化时，其对下游基因MYB61的激活活性减弱，从而减轻了一系列SCW相关基因的转录和细胞壁的积累。

因此，CSK1-VND6模块充当“制动装置”，精确调控水稻次生细胞壁的形成。进一步发现CSK1和VND6涉及脱落酸介导的应激信号，它协调细胞生长和SCW沉积。

本研究确定了一个精确控制细胞壁生物合成的分子模块，阐明了协调次生细胞壁形成和适应性生长的分子机制，为作物育种的多性状协同改良提供了工具。

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