绿色、高产、优质是我国农业的重大需求。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，解析其工作机制具有重要的理论价值，并对绿色、高产、优质农业生产具有应用前景。近来，湖南大学生物学院，岳麓山实验室于峰教授领导的BCA（Basis of Cell Adaptation）课题组围绕受体激酶调控的根系微生物互作，植物扎根及mRNA全局翻译过程取得一系列研究进展。

一、水稻调节根际氧水平影响微生物组的分子机制。2024年1月23日，国际权威期刊The ISME Journal在线发表了湖南大学、岳麓山实验室于峰课题组题为“Rice receptor kinase FLR7 regulates rhizosphere oxygen levels and enriches the dominant Anaeromyxobacter that improves submergence tolerance in rice”的研究论文。该研究发现水稻受体激酶FLR7负调节根际氧水平，从而富集可提高水稻耐淹性的根系优势菌厌氧粘细菌。

本文首先在水稻中鉴定出类FERONIA受体激酶FLR7可以控制根际氧气水平，并负调节水稻根中通气组织的大小；接着通过16S扩增子测序确定FLR7影响水稻根系菌群的组成，其中变化最为显著的是优势菌属厌氧粘细菌，该菌在突变体根系的丰度锐减；进一步的宏基因组分析和接种实验表明突变体flr7根系微生物组中的好氧特征增加、厌氧特征减少；最后以代表的厌氧粘细菌菌株展示了它增强水稻幼苗耐淹性的应用潜力。这些结果揭示FLR7介导水稻根际氧水平的变化，富集有益的优势菌属厌氧粘细菌。研究促进了对植物、环境和微生物三者之间相互作用的协同机制的理解，为特定环境下功能性土壤微生物的应用提供了启示。

图1. FLRs影响水稻根系菌群组成，尤其是优势菌属厌氧粘细菌

二、驱动根系根穿透土壤机制。2024年1月27日，湖南大学生物学院于峰教授课题组在国际知名学术期刊Developmental Cell发表了题为The soil emergence-related transcription factor PIF3 controls root penetration by interacting with the receptor kinase FER的研究论文。揭示了一条新的、驱动根系根穿透土壤的信号通路。

该研究首先确认了拟南芥受体激酶FERONIA（FER）突变体（fer-4）根部存在穿透土壤或硬质培养基的缺陷。利用大豆（FER同源）突变体（Gmlmm1-1）进一步验证了该过程在物种间的潜在保守性。通过对拟南芥根系（野生型Col-0和fer-4突变体）进行单细胞转录组测序分析，确定了FER在根部发育和信号转导中的重要作用；通过生物信息学预测分析确定了根冠细胞中FER的下游靶标为转录因子PIF3。再者，通过染色质免疫沉淀和凝胶迁移实验证实了PIF3结合机械力敏感离子通道PIEZO的启动子，调节其在根冠表达。

综上所述，该研究发现了根系穿透土壤信号模块FER-PIF3-PIEZO。结合前人已发现PIF3调节子叶破土而出的证据，该研究进一步推断PIF3可能是协调子叶“向上生长”与根部“向下生长”的重要因子。同时，本研究为利用单细胞转录组测序手段研究组织特异性的信号转导途径提供了一个实践案例，也为农作物的分子育种提供一个新的潜在设计靶标。

图2. 驱动根系根穿透土壤的信号通路示意图

三、FERONIA-YUELAO模块通过调节拟南芥tRNA片段的丰度参与翻译控制。

2023年12月16日，湖南大学生物学院于峰教授课题组在国际知名学术期刊Developmental Cell发表了题为The FERONIA-YUELAO module participates in translational control by modulating the abundance of tRNA fragments in Arabidopsis的研究论文。揭示拟南芥受体激酶FERONIA（FER）如何调节tRFs的丰度以抑制全局mRNA翻译。

研究发现FER通过直接磷酸化tRNA结合蛋白YUELAO（YL）来调节tRF丰度，以调节其功能。FER和YL的下调抑制tRNA的胞嘧啶-5-甲基化和2′-O-甲基化修饰，从而增加了tRF的丰度。此外，还发现YL是FER信号传导的重要遗传下游靶点，敲低特定tRF部分挽救了FER和YL突变体的根毛生长缺陷。我们的发现揭示了tRF的丰度和调节机制，以及它们在抑制植物翻译中的作用。

图3. FERONIAYUELAO模块通过调节拟南芥tRNA片段的丰度参与翻译控制