园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (8): 1967-1986.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0823
康婕1, 吴昀2,*(), 李泽琦3, 徐蕴晨4, 邹纪文1, 吴嘉豪1, 吴佳荟1, 任梓铭1, 李丹青1, 夏宜平4
收稿日期:
2024-12-29
修回日期:
2025-06-27
出版日期:
2025-08-25
发布日期:
2025-08-19
通讯作者:
基金资助:
KANG Jie1, WU Yun2,*(), LI Zeqi3, XU Yunchen4, ZOU Jiwen1, WU Jiahao1, WU Jiahui1, REN Ziming1, LI Danqing1, and XIA Yiping4
Received:
2024-12-29
Revised:
2025-06-27
Published:
2025-08-25
Online:
2025-08-19
摘要:
蔗糖非酵解型蛋白激酶1(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 1,SnRK1)是植物进化过程中的一种异源三聚体蛋白激酶复合物。作为一种糖受体,园艺植物SnRK1可响应葡萄糖等信号分子参与源—库器官的糖信号转导,在植物生长发育及响应逆境胁迫过程中发挥重要作用,尤其是在碳源匮乏状态下可调控植物代谢,维持植物体能量平衡,提高环境适应能力。本文中总结了园艺植物SnRK1的基本结构、活性调节因素、感知信号调控植株生长发育和胁迫应答的功能、作用方式,及其在园艺植物中承担信号网络关键作用的研究进展,以期为研究SnRK1参与糖代谢和抗逆机制提供参考。
康婕, 吴昀, 李泽琦, 徐蕴晨, 邹纪文, 吴嘉豪, 吴佳荟, 任梓铭, 李丹青, 夏宜平. 园艺植物蔗糖非酵解型蛋白激酶1研究进展[J]. 园艺学报, 2025, 52(8): 1967-1986.
KANG Jie, WU Yun, LI Zeqi, XU Yunchen, ZOU Jiwen, WU Jiahao, WU Jiahui, REN Ziming, LI Danqing, and XIA Yiping. Research Progresses on Sucrose Non-Fermenting-1-Related Protein Kinase 1 in Horticultural Plants[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(8): 1967-1986.
图1 AMPK/SNFI/SnRK1的结构 改自Crozet et al.,2014。SNF1:蔗糖非酵解型蛋白;AMPK:腺苷酸活化蛋白激酶;SnRK1:蔗糖非酵解型蛋白激酶1;UBA:泛素相关结构域;KA1:和激酶相关结构域;AIS:自抑制序列;CBM:碳水化合物结合模块;KIS:激酶相互作用序列;ASC:ASC复合物;βIS:βIS序列;CBS:胱硫醚β-合酶结构域;P:磷酸化
Fig. 1 The structure of AMPK/SNFI/SnRK1 Adapt from Crozet et al.,2014. SNF1:Sucrose non-fermenting 1;AMPK:5’-AMP-activated protein kinase;SnRK1:Sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 1;UBA:Ubiquitin-associated domain;KA1:Kinase associated-1 domain;AIS:Auto-inhibitory sequence;CBM:Carbohydrate-binding module;KIS:Kinase interaction sequence;ASC:Association with SNF1 complex;βIS:β-interacting sequence;CBS:Cystathionine β-synthase domain;P:Phosphorylation
物种Species | 登录号Accession number | 基因命名Gene nomenclature | ||
---|---|---|---|---|
① | ② | ③ | ||
拟南芥 Arabidopsis thaliana | At3g01090 | AtSnRK1α1/SnRK1.1 | KIN10 | |
At3g29160 | AtSnRK1α2/SnRK1.2 | KIN11 | ||
At5g39440 | AtSnRK1α3/SnRK1.3 | KIN12 | ||
At5g21170 | AtSnRK1β1 | KINβ1 | GAL83 | |
At4g16360 | AtSnRK1β2 | KINβ2 | ||
At2g28060 | AtSnRK1β3 | KINβ3 | ||
At3g48530 | AtSnRK1γ | KINγ | ||
At1g09020 | AtSnRK1βγ | KINβγ | SNF4 | |
番茄 Solanum lycopersicum | AF143743 | SlSnRK1.1 | SlSNF1 | |
AF322108 | SlSip1 | |||
AY245177 | SlGal83 | |||
AF419320 | SlSnf4 |
表1 不同SnRK1亚基命名
Table 1 Different nomenclatures of SnRK1 subunits
物种Species | 登录号Accession number | 基因命名Gene nomenclature | ||
---|---|---|---|---|
① | ② | ③ | ||
拟南芥 Arabidopsis thaliana | At3g01090 | AtSnRK1α1/SnRK1.1 | KIN10 | |
At3g29160 | AtSnRK1α2/SnRK1.2 | KIN11 | ||
At5g39440 | AtSnRK1α3/SnRK1.3 | KIN12 | ||
At5g21170 | AtSnRK1β1 | KINβ1 | GAL83 | |
At4g16360 | AtSnRK1β2 | KINβ2 | ||
At2g28060 | AtSnRK1β3 | KINβ3 | ||
At3g48530 | AtSnRK1γ | KINγ | ||
At1g09020 | AtSnRK1βγ | KINβγ | SNF4 | |
番茄 Solanum lycopersicum | AF143743 | SlSnRK1.1 | SlSNF1 | |
AF322108 | SlSip1 | |||
AY245177 | SlGal83 | |||
AF419320 | SlSnf4 |
图3 园艺植物SnRK1活性调节和生物学功能示意图 ABA:脱落酸;SA:水杨酸;2,4-D:2,4-二氯苯氧乙酸;6-BA:6-苄基腺嘌呤;GRIK1:双生病毒复制相互作用激酶1;ABI1:脱落酸不敏感蛋白磷酸酶1;PP2CA:2C类蛋白磷酸酶A亚族;T6P:海藻糖-6-磷酸;Sucrose:蔗糖;Trehalose:海藻糖;Sorbitol:山梨醇
Fig. 3 Activity regulation(A)and biological functions(B)of SnRK1 in horticultural plants ABA:Abscisic acid;SA:Salicylic acid;2,4-D:2,4-Dichlorophenoxyacetic acid;6-BA:6-Benzylaminopurine;GRIK1:Geminivirus rep interacting kinase 1;ABI1:ABA insensitive 1;PP2CA:Protein phosphatase 2CA;T6P:Trehalose-6-phosphate;SnRK1:Sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 1
类别 Category | 物种 Species | 基因名称 Gene name | 生长发育 Growth and development | 参与信号转导Involved in signal transduction | 胁迫响应 Stress response | 参考文献 References |
---|---|---|---|---|---|---|
果树 Fruit trees | 桃 Prunus persica | PpSnRK1α | 叶片发育Leaf development; 叶片衰老Leaf senescence; 根系生长Root growth; 果实发育Fruit development | 生长素信号 Auxin signaling; 水杨酸信号 Salicylic acid signaling | 营养胁迫 Nutritional stress | 罗静静 等, 于雯, 张淑辉 等, |
PpSnRK1β1 | 叶片发育Leaf development | 王贵芳 等, | ||||
PpSnRK1β2 | 叶片发育Leaf development | 王贵芳 等, | ||||
PpSnRK1γ | 高温胁迫 High emperature stress | 于雯,2018 | ||||
PpSnRK1βγ1 | 氧化胁迫 Oxidative stress | 赵永飞 等, | ||||
森林草莓 Fragaria vesca | FvSnRK1α(FvSnRK1.1) | 果实发育Fruit development | 低温胁迫Cold stress 光胁迫Light stress | Zhang et al., | ||
凤梨草莓 Fragaria × ananassa | FaSnRK1α | 果实发育Fruit development | 水杨酸信号 Salicylic acid signaling; 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 淹水胁迫 Waterlogging stress; 灰霉病Gray mold | 罗静静, 罗静静 等, | |
FaSnRK1βγ | 水杨酸信号 Salicylic acid signaling | 罗静静, | ||||
苹果 Malus × domestica | MdSnRK1α (MdKIN10) | 果实发育Fruit development | 糖信号Sugar signaling | 钾胁迫K+ stress | 王宇斐, Meng et al., | |
平邑甜茶 Malus hupehensis | MhSnRK1α (MhSnRK1) | 果实发育Fruit development; 种子萌发Seed development; 幼苗生长Seedling establishment | 糖信号Sugar signaling; 海藻糖-6-磷酸信号 T6P signaling; 生长素信号Auxin signaling | 李光杰, 王贵芳 等, | ||
葡萄 Vitis vinifera | VvSnRK1α (VvSnRK1.1) | 糖信号Sugar signaling | Zhao & Wang et al., | |||
猕猴桃 Actinidia chinensis | KdSnRK1α (KdSnRK) | 果实成熟Fruit ripening; 果实衰老Fruit senescence | 低温胁迫 Cold stress; | 郭丽芳, | ||
番石榴 Psidium guajava | PgSnRK1α (PgSnRK1) | 糖信号Sugar signaling | 低温胁迫Cold stress | Vichaiya et al., | ||
柑橘 Citrus sinensis × Poncirus trifoliata | CPSnRK1β (βSnRK1) | 子房发育Ovary development; 叶片发育Leaf development | 糖信号Sugar signaling | Mesejo et al., | ||
蔬菜 Vegetables | 黄瓜 Cucumis sativus | CsSnRK1α (CsKIN1; SnRK1) | 果实发育Fruit development | 糖信号Sugar signaling; 海藻糖-6-磷酸信号 T6P signaling; 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 遮光胁迫 Shading stress; 盐胁迫NaCl stress | 邓育坤, 王亚敏, |
蔬菜 Vegetables | 马铃薯 Solanum tuberosum | StSnRK1α (SnRK1; StubSNF1) | 地上部生长Growth of the above-ground part; 块茎发育Tuber development | 糖信号Sugar signaling | Tiessen et al., Ferenc et al., | |
StSnRK1β (StubGal83) | 地上部生长Growth of the above-ground part; 根系生长Root growth | 糖信号Sugar signaling; 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 盐胁迫NaCl stress; 马铃薯Y病毒 Potato virus Y; 低温胁迫Cold stress | Lovas et al., McKibbin et al., Ferenc et al., Beczner et al., Danieli et al., | ||
StSnRK1γ | 低温胁迫Cold stress | 徐世静, | ||||
甘薯 Ipomoea batatas | IbSnRK1α (IbSnRK1) | 糖信号Sugar signaling; 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 盐胁迫NaCl stress; 干旱胁迫 Drought stress; 低温胁迫Cold stress | Jiang et al., | ||
番茄 Solanum lycopersicum | SlSnRK1α (SnRK1; SlSnRK1.2) | 种子休眠Seed dormancy | 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 灰霉病Gray mold | Vichaiya et al., 李杰 等, | |
豌豆 Pisum sativum | PsSnRK1α (PsSnRK1) | 种子成熟Seed maturation | 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 营养胁迫 Nutritional stress | Radchuk et al., | |
观赏植物 Ornamental plants | 荷花 Nelumbo nucifera | NnSnRK1α (NnSnRK1) | 花芽败育 Flower abortion | 海藻糖-6-磷酸信号 T6P signaling | 张晓 等, | |
牡丹 Paeonia suffruticosa | PsSnRK1α (PsSnRK1) | 花蕾发育Stomata development | 糖信号Sugar signaling | 营养胁迫 Nutritional stress | 薛玉前 等, | |
草地早熟禾 Poa pratensis | PpSnRK1α (OSK4) | 干旱胁迫 Drought stress; 氮素胁迫 Nitrogen stress; 磷素胁迫 Phosphorus stress | 陈阳 等, | |||
毛竹 Phyllostachys edulis | PeSnRK1α | 种子萌发Seed development; 幼苗生长Seedling establishment | 盐胁迫NaCl stress; 黑暗胁迫Dark stress | 潘丽娜, 李丹丹 等, | ||
其他 Others | 茶树 Camellia sinensis | CsSnRK1α (CsKIN10) | 糖信号Sugar signaling; 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 低温胁迫Cold stress | 冯霞 等, |
表2 园艺植物SnRK1的功能
Table 2 Functions of SnRK1 in horticultural plants
类别 Category | 物种 Species | 基因名称 Gene name | 生长发育 Growth and development | 参与信号转导Involved in signal transduction | 胁迫响应 Stress response | 参考文献 References |
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果树 Fruit trees | 桃 Prunus persica | PpSnRK1α | 叶片发育Leaf development; 叶片衰老Leaf senescence; 根系生长Root growth; 果实发育Fruit development | 生长素信号 Auxin signaling; 水杨酸信号 Salicylic acid signaling | 营养胁迫 Nutritional stress | 罗静静 等, 于雯, 张淑辉 等, |
PpSnRK1β1 | 叶片发育Leaf development | 王贵芳 等, | ||||
PpSnRK1β2 | 叶片发育Leaf development | 王贵芳 等, | ||||
PpSnRK1γ | 高温胁迫 High emperature stress | 于雯,2018 | ||||
PpSnRK1βγ1 | 氧化胁迫 Oxidative stress | 赵永飞 等, | ||||
森林草莓 Fragaria vesca | FvSnRK1α(FvSnRK1.1) | 果实发育Fruit development | 低温胁迫Cold stress 光胁迫Light stress | Zhang et al., | ||
凤梨草莓 Fragaria × ananassa | FaSnRK1α | 果实发育Fruit development | 水杨酸信号 Salicylic acid signaling; 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 淹水胁迫 Waterlogging stress; 灰霉病Gray mold | 罗静静, 罗静静 等, | |
FaSnRK1βγ | 水杨酸信号 Salicylic acid signaling | 罗静静, | ||||
苹果 Malus × domestica | MdSnRK1α (MdKIN10) | 果实发育Fruit development | 糖信号Sugar signaling | 钾胁迫K+ stress | 王宇斐, Meng et al., | |
平邑甜茶 Malus hupehensis | MhSnRK1α (MhSnRK1) | 果实发育Fruit development; 种子萌发Seed development; 幼苗生长Seedling establishment | 糖信号Sugar signaling; 海藻糖-6-磷酸信号 T6P signaling; 生长素信号Auxin signaling | 李光杰, 王贵芳 等, | ||
葡萄 Vitis vinifera | VvSnRK1α (VvSnRK1.1) | 糖信号Sugar signaling | Zhao & Wang et al., | |||
猕猴桃 Actinidia chinensis | KdSnRK1α (KdSnRK) | 果实成熟Fruit ripening; 果实衰老Fruit senescence | 低温胁迫 Cold stress; | 郭丽芳, | ||
番石榴 Psidium guajava | PgSnRK1α (PgSnRK1) | 糖信号Sugar signaling | 低温胁迫Cold stress | Vichaiya et al., | ||
柑橘 Citrus sinensis × Poncirus trifoliata | CPSnRK1β (βSnRK1) | 子房发育Ovary development; 叶片发育Leaf development | 糖信号Sugar signaling | Mesejo et al., | ||
蔬菜 Vegetables | 黄瓜 Cucumis sativus | CsSnRK1α (CsKIN1; SnRK1) | 果实发育Fruit development | 糖信号Sugar signaling; 海藻糖-6-磷酸信号 T6P signaling; 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 遮光胁迫 Shading stress; 盐胁迫NaCl stress | 邓育坤, 王亚敏, |
蔬菜 Vegetables | 马铃薯 Solanum tuberosum | StSnRK1α (SnRK1; StubSNF1) | 地上部生长Growth of the above-ground part; 块茎发育Tuber development | 糖信号Sugar signaling | Tiessen et al., Ferenc et al., | |
StSnRK1β (StubGal83) | 地上部生长Growth of the above-ground part; 根系生长Root growth | 糖信号Sugar signaling; 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 盐胁迫NaCl stress; 马铃薯Y病毒 Potato virus Y; 低温胁迫Cold stress | Lovas et al., McKibbin et al., Ferenc et al., Beczner et al., Danieli et al., | ||
StSnRK1γ | 低温胁迫Cold stress | 徐世静, | ||||
甘薯 Ipomoea batatas | IbSnRK1α (IbSnRK1) | 糖信号Sugar signaling; 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 盐胁迫NaCl stress; 干旱胁迫 Drought stress; 低温胁迫Cold stress | Jiang et al., | ||
番茄 Solanum lycopersicum | SlSnRK1α (SnRK1; SlSnRK1.2) | 种子休眠Seed dormancy | 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 灰霉病Gray mold | Vichaiya et al., 李杰 等, | |
豌豆 Pisum sativum | PsSnRK1α (PsSnRK1) | 种子成熟Seed maturation | 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 营养胁迫 Nutritional stress | Radchuk et al., | |
观赏植物 Ornamental plants | 荷花 Nelumbo nucifera | NnSnRK1α (NnSnRK1) | 花芽败育 Flower abortion | 海藻糖-6-磷酸信号 T6P signaling | 张晓 等, | |
牡丹 Paeonia suffruticosa | PsSnRK1α (PsSnRK1) | 花蕾发育Stomata development | 糖信号Sugar signaling | 营养胁迫 Nutritional stress | 薛玉前 等, | |
草地早熟禾 Poa pratensis | PpSnRK1α (OSK4) | 干旱胁迫 Drought stress; 氮素胁迫 Nitrogen stress; 磷素胁迫 Phosphorus stress | 陈阳 等, | |||
毛竹 Phyllostachys edulis | PeSnRK1α | 种子萌发Seed development; 幼苗生长Seedling establishment | 盐胁迫NaCl stress; 黑暗胁迫Dark stress | 潘丽娜, 李丹丹 等, | ||
其他 Others | 茶树 Camellia sinensis | CsSnRK1α (CsKIN10) | 糖信号Sugar signaling; 脱落酸信号 Abscisic acid signaling | 低温胁迫Cold stress | 冯霞 等, |
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