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受体激酶在植物界广泛、大量分布，是调控植物生长发育、逆境应答等多个方面的重要蛋白，解析其工作精细机制具有重要理论和应用价值。其中，受体激酶FERONIA ( FER) 与其配体快速碱化因子RALF （rapid alkalinization factors） 多肽是调节细胞环境适应性的关键组分，受到广泛关注。在西方神话寓意中，FERONIA是爱情女神。因FERONIA基因在植物中调控受精过程，因此得名。
湖南大学生物学院于峰教授长期从事 FERONIA 信号网络的研究。近年来，于峰教授课题组联合国内外多家单位，围绕RALF-FER信号网络取得了一系列重要进展。
一、RALF-FER网络调控植物逆境适应性
2020年9月4日，Molecular Plant发文报道，植物寄生根结线虫通过编码一类与植物RALF类似的多肽—RALF-like，“挟持”受体激酶FER，抑制植物免疫，促进其寄生 【1】 。
该项研究的视频介绍
植物寄生线虫是全球性的粮食作物病虫害之一，每年对全球粮食生产造成的经济损失超过1570亿美元。我国每年遭受该病害的作物种植面积高达上亿亩，造成数百亿元的经济损失。植物线虫需要活体寄生，并缺乏基因操纵系统，另因根部土传，早期很难发现病害，一旦发病，就很难挽救。因此，植物线虫具有侵害面积广，对植物危害大，研究周期长等特点。植物寄生线虫通过口针分泌大量效应蛋白，干预宿主植物的免疫系统，促进线虫的寄生。然而，目前线虫与宿主植物相互作用的机理仍尚不清楚。
该研究发现，fer拟南芥突变体对根结线虫抗性增加，在寻找其潜在机理时，在6类根结线虫中鉴定了18种RALF类似编码基因，命名为RALF-like。线虫RALF-like具有效应因子典型的时空表达特征和与植物RALF类似的生物活性，进而成为线虫攻击植物防线的 “秘密武器”。线虫RALF-like会与FER的胞外受体结构域结合，“挟持”植物FER信号途径，促进JA信号关键蛋白MYC2降解等过程，破坏植物免疫系统。敲低线虫RALF-like，可削弱根结线虫对宿主植物的寄生能力。FER在农作物水稻中的同源蛋白具有类似功能。以上工作为抗性作物育种设计奠定了基础。
图1. FER信号通路调节根结线虫寄生的工作模型
湖南大学于峰教授、彭友松副教授、廖红东副教授为该论文共同通讯作者。湖南大学张鑫、朱思睿博士，以及中国农业科学院植物保护研究所彭德良研究员团队的彭焕副研究员为该论文并列第一作者。
二、RALF-FER网络调控RNA代谢
2020年5月20日，Science Advances发文报道，RALF1-FER信号通过磷酸化RNA结合蛋白GRP7，调控mRNA的可变剪接，进而影响植物对逆境激素ABA的应答 【2】 。此外，课题组还发现RALF1-FER信号介导开花基因的可变剪接，调控植物开花，成果发表于BMC Plant Biology 【3】 。以上工作于峰教授和中南林业科技大学林亲录教授为共同通讯作者，汪龙和杨涛博士为第一作者。
图2. RALF-FER信号调节mRNA可变剪接工作模型及候选封面图片
2020年5月4日，Molecular Plant发文报道，RALF1-FER信号将翻译起始因子eIF4E1磷酸化后促进mRNA翻译，从而调节根毛细胞极性生长的机制 【4】 。展示了一个较为完善的植物如何响应外界信号从而快速调节mRNA翻译并影响细胞生长和极性的工作模型 （点击查看： ） 。该成果获杂志亮点点评并被选为封面论文推荐。
图3. RALF1-FER调控mRNA翻译工作被选为封面论文推荐
三、RALF-FER网络调控植物能量代谢和细胞生长
联合郑州烟草研究院周会娜副研究员、徐国云博士，揭示了RALF-FER信号通过磷酸化E3泛素连接酶ATL6从而调节植物碳氮平衡的机制，成果发表于Journal of Experimental Botany 【5】 。同时，与北京林业大学林金星教授合作解析了FER的单分子行为，并探究RALF-FER信号调控细胞内吞作用，影响根生长的机制，成果发表于Development 【6】 。
四、RALF-FER网络调控水稻抗性和稻米品质
鉴定了FER的水稻同源家族基因FLR 【7】 ，并获得12个FLR基因水稻突变体。发现部分flr突变体展现出较好的水稻稻瘟病抗性，但是不影响其生长过程。为理解水稻抗病和生长平衡机制提供了新素材，成果发表于Journal of Experimental Botany 【8】 ，于峰教授和杂交水稻国家重点实验室邓华凤研究员、邢俊杰副研究员为共同通讯作者。同时，还揭示了FLR通过与水稻小G蛋白互作来控制水稻种子大小的机制，详细分析了FLR在稻米品质中的作用，成果发表于Science China Life Science 【9】 ，于峰教授和中南林业科技大学林亲录教授为共同通讯作者。
此外，课题组受邀在aBIOTECH上阐述FER激酶功能的多样性和重要性 【10】 ，在New Phytologist总结FER调控mRNA翻译的最新进展 【11】 ，以及在Plant Communications总结受体激酶FER调控植物细胞免疫的相关进展 【12】 。
以上系列工作，先后获得了栾升教授，湖南大学刘选明教授，中南林业科技大学林亲录教授，杂交水稻国家重点实验室符习勤研究员等人的长期大力支持。国家自科基金等资助。
于峰教授 课题组每年招收博士后4-5名，全年均可入站，详细信息请查看今天推送的“招聘”内容。
附相关文献
1. Zhang X, Peng H, Zhu SR, Xing JJ, Li X, Zhu ZZ, Zheng JY, Wang L, Wang BQ, Chen J, Ming ZH, Luan S, Coleman-Derr D, Peng YS, Liao HD, Peng DL, Yu F (2020) Nematode-encoded RALF peptide mimics facilitate parasitism through the FERONIA receptor kinase in plant. Molecular Plant. DOI: 10.1016/j.molp.2020.08.014
2. Wang L, Yang T, Wang BQ, Lin QL, Zhu SR, Li CY, Ma YC, Tang J, Xing JJ, Li XS, Liao HD, Staiger D, Hu ZQ, Yu F (2020) RALF1-FERONIA Complex Affects Splicing Dynamics to Modulate Stress Responses and Growth in Plants. Science Advances. 6. eaaz1622.
3. Wang L, Yang T, Lin QL, Wang BQ, Li X, Luan S, Yu F (2020) Receptor Kinase FERONIA Regulates Flowering Time in Arabidopsis. BMC Plant Biology. 20:26.
4. Zhu SR, Estevez JM, Liao HD, Zhu YH, Yang T, Li CY, Wang YC, Li L, Liu XM, Pacheco M, Guo HW, Yu F (2020) The RALF1–FERONIA Complex Phosphorylates eIF4E1 to Promote Protein Synthesis and Polar Root Hair Growth. Molecular Plant. 13:698-716. Cover Story.
Highlighted by Marjorie Guichard (2020) On-site Manufacturing in Tip-growing Cells Through RALF1-FERONIA-Mediated Local mRNA Translation. Molecular Plant. 13:682-684.
5. Xu GY, Chen W, Song LM, Chen Q, Zhang H, Liao HD, Zhao G, Lin FC, Zhou HN, Yu F (2019) FERONIA phosphorylates E3 ubiquitin ligase ATL6 to modulate the stability of 14-3-3 proteins in response to the carbon/nitrogen ratio. Journal of Experimental Botany 70:6375-6388.
6. Yu M, Li RL, Cui YN, Chen WJ, Li B, Zhang X, Bu YF, Cao YY, Xing JJ, JEWARIA, PK Li XJ, Bhalerao R, Yu F, Lin JX (2020) The RALF1-FERONIA Interaction Modulates Endocytosis to Mediate Control of Root Growth in Arabidopsis. Development. 147:dev189902.
7. Li C, Wang L, Cui Y, He L, Qi Y, Zhang J, Lin J, Liao H, Lin Q, Yang T, Yu F, Liu X (2016) Two FERONIA-like receptor (FLR) genes are required to maintain architecture, fertility, and seed yield in rice. Molecular Breeding 36: 151.
8. Yang ZH, Xing JJ, Wang L, Liu Y, Qu JN, Tan Y, Fu XQ, Lin QL, Deng HF, Yu F (2020) Mutations of Two FERONIA-like Receptor Genes Enhance Rice Blast Resistance without Growth Penalty. Journal of Experimental Botany. 6:2112-2126.
9. Wang L, Wang D, Yang Z, Jiang S, Qu J, He W, Liu Z, Xing J, Ma Y, Lin Q, Yu F (2020)The Role of FERONIA-Like Receptor Genes in Regulating Grain Size and Quality in Rice. Science China life Science 63. doi.org/10.1007/s11427-020-1780-x
10. Chen J, Zhu SR, Ming ZH, Liu XM, Yu F (2020) FERONIA Cytoplasmic Domain: Node of Varied Signal Outputs. aBIOTECH. 1:135-146.
11. Zhu SR, Pacheco M, Estevez JM, Yu F (2020) Autocrine Regulation of Root Hair Size by the RALF-FERONIA-RSL4 Signaling Pathway. New Phytologist. 227:45-49.
12. Zhang X, Yang ZH, Wu DS, Yu F (2020) RALF-FERONIA Signaling: Linking Plant Immune Response with Cell Growth. Plant Communications.1:100084.
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