https://mp.weixin.qq.com/s/E0bClb2pN5FhvIvIKgXLWQ

活性氧作為重要的信號分子，在植物抵御病原菌侵染、響應逆境脅迫，以及維持正常生長發(fā)育的多個生物學過程中發(fā)揮重要調控作用。在多種活性氧分子中，過氧化氫（H2O2）具有較長的半衰期，可調控干細胞分化、花粉管伸長、氣孔發(fā)育、果實成熟等植物發(fā)育過程，受到了廣泛關注，但是它如何與其他信號途徑協(xié)同作用，共同調控植物發(fā)育過程卻不甚清楚。

國家植物園（南園）秦國政研究組以番茄果實為研究對象，發(fā)現(xiàn)H2O2可引起m6A RNA去甲基化酶SlALKBH2發(fā)生氧化修飾形成同源二聚體，促進SlALKBH2蛋白穩(wěn)定，保障其在果實成熟過程中發(fā)揮功能，從而揭示了H?O?信號協(xié)同m6A修飾調控果實成熟的新機制。

m6A RNA甲基化修飾廣泛存在于真核生物的mRNA分子上，參與調控多個生物學途徑。在該研究中，研究人員首先推測，前期工作中鑒定到的m6A去甲基化酶SlALKBH2作為雙加氧酶，自身可能存在氧化還原修飾。為了驗證這一假設，科研人員將SlALKBH2編碼基因在煙草中瞬時表達并用H2O2進行處理，結果顯示SlALKBH2對H2O2敏感，在氧化條件下通過分子間二硫鍵形成同源二聚體。在番茄果實成熟過程中，同樣觀察到SlALKBH2形成同源二聚體的現(xiàn)象，且H2O2處理進一步增強二聚體形成。此外，H2O2處理可加速番茄果實成熟進程，而這種現(xiàn)象在slalkbh2突變體材料中顯著減弱，說明SlALKBH2氧化修飾參與了H2O2誘導的果實成熟調控。

SlALKBH2氧化修飾參與H2O2誘導的番茄果實成熟調控

為了鑒定在同源二聚體形成過程中發(fā)揮關鍵作用的半胱氨酸，研究人員對SlALKBH2分子中的10個半胱氨酸進行了單點或組合突變，發(fā)現(xiàn)第39位半胱氨酸（Cys39）對同源二聚體的形成至關重要。進一步分析表明，氧化修飾使SlALKBH2蛋白質更加穩(wěn)定，但是不影響其去甲基化酶活性。研究人員進一步對SlALKBH2的互作蛋白進行了篩選和鑒定并發(fā)現(xiàn)硫氧還蛋白還原酶SlNTRC與SlALKBH2發(fā)生相互作用。SlNTRC能夠調控SlALKBH2的氧化還原狀態(tài)，進而影響SlALKBH2的蛋白質穩(wěn)定性和生物學功能。

這項研究建立了活性氧信號與表觀轉錄組之間的內在聯(lián)系，不僅增進了對植物發(fā)育和果實成熟分子機制的理解，而且為利用基因編輯技術改良作物品種提供了新的策略和方法。

研究成果于近日在線發(fā)表于國際學術期刊Nature Plants上，期刊同期在Research Briefing欄目發(fā)表研究簡報，對該成果進行了推薦。國家植物園（南園）周磊磊副研究員為論文第一作者，秦國政研究員為通訊作者，博士研究生高廣通、湯仁坤、劉金瑩等參與了該研究工作。國家植物園（南園）梁振昌研究員、田世平研究員對該工作進行了重要指導。該研究得到了國家自然科學基金、中國科學院穩(wěn)定支持基礎研究領域青年團隊和博士后創(chuàng)新人才支持計劃等項目的資助。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41477-024-01893-8

https://www.nature.com/articles/s41477-024-01900-y

果實品質形成與保持研究組

組長：秦國政研究員

郵箱：gzqin@ibcas.ac.cn

主要研究方向：

以番茄和草莓為主要研究材料，解析果實成熟和衰老過程中色澤、風味等品質形成的分子機制及其調控基礎，為培育高品質、耐貯藏的果實品種提供依據。同時，也為果實采后品質保持和貯藏保鮮技術的研發(fā)奠定基礎。