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Dev. Cell |楊淑華研究團隊揭示PUB25/26調控植物低溫應答新機制
發布日期:2019-09-20 瀏覽次數:  信息來源:生物學院

        近日,國際學術期刊Developmental Cell 在線發表中國農業大學生物學院楊淑華課題組題為 “PUB25 and PUB26 promote plant freezing tolerance by degrading the cold signaling negative regulator MYB15” 的研究論文。該研究發現擬南芥E3連接酶 PUB25/26通過調控CBF信號途徑中的負調節轉錄因子MYB15的蛋白穩定性,從而參與植物對低溫信號的響應過程。該研究發現了CBF信號途徑中的新組分金祥彩票手机版app,進一步闡釋了植物早期低溫應答中CBFs基因被快速誘導的分子機制。

 

 

        近年來極端氣候的頻繁發生,低溫寒害作為全球性自然災害,對農作物生存帶來致命威脅,給農業生產造成不可估量的損失,因此,研究植物響應低溫脅迫的分子機制具有重要的理論意義和生產實踐價值金祥彩票手机版app。目前對植物低溫應答的信號途徑研究比較清楚的是依賴CBF的低溫信號轉導途徑。泛素介導的蛋白降解途徑 (ubiquitin-proteasome system, UPS) 廣泛參與植物各種生理生化過程,然而對其在植物響應低溫脅迫中的研究并不多。之前的研究發現,RING E3蛋白HOS1通過降解ICE1負調控植物的抗凍性 (Dong et al., PNAS, 2006);F-Box E3蛋白EBF1/2介導CBF途徑中的負調控因子PIF3的泛素化降解,從而增強植物的抗凍性 (Jiang et al., PNAS, 2017)金祥彩票手机版app。

 

 

        為了尋找新的參與低溫信號的E3組分,楊淑華研究團隊通過對E3 T-DNA插入突變體庫的篩選,發現U-box E3連接酶PUB25/26參與植物響應低溫應答。雙突變體pub25 pub26中金祥彩票手机版app,CBFs受冷誘導水平明顯低于野生型,植株表現出凍敏感表型金祥彩票手机版app。進一步研究發現,PUB25/26與MYB15相互作用金祥彩票手机版app,并參與MYB15在低溫處理早期的降解過程。同時,PUB25/26的T95/T94位點是蛋白激酶OST1的作用位點。低溫激活OST1激酶活性 (Ding et al., Dev Cell, 2015),激活的OST1磷酸化PUB25/26,增強PUB25/26的E3連接酶活性,促進其對MYB15的蛋白泛素化降解金祥彩票手机版app,從而正調控CBFs低溫下的誘導表達和植物的抗凍性。該研究揭示了PUB25/26介導的UPS參與調控植物抗凍性的分子機制金祥彩票手机版app,在OST1-PU25/26共同作用下,MYB15的內穩態得以平衡,最終實現對植物低溫響應的精細調控。

 

 

 

圖1. 低溫激活的OST1激酶磷酸化PUB25/26,增強PUB25/26的E3活性,促進MYB15在低溫下的降解金祥彩票手机版app金祥彩票手机版app;同時OST1磷酸化ICE1并增強其蛋白穩定性和轉錄活性,最終促進CBFs的表達,增強植物的抗凍能力。

 

中國農業大學直博生王西為該研究的第一作者,楊淑華教授為通訊作者。參與該研究工作的有楊淑華研究團隊的丁楊林副教授 、施怡婷副教授、博士研究生李卓洋,中國科學院遺傳與發育生物學研究所的周儉民研究員及其課題組的王金龍博士,中國農業大學的鞏志忠教授和康奈爾大學的Hua Jian教授。該研究得到了國家自然科學基金金祥彩票手机版app金祥彩票手机版app、科技部重大科學研究計劃和國家科技重大專項的經費支持。

 

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