近日，華南農(nóng)業(yè)大學亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室、園藝學院陸旺金教授和陳建業(yè)教授團隊在國際著名期刊Plant Physiology（植物學Top期刊，2020年影響因子8.34）在線發(fā)表了題為“Phosphorylation of Transcription Factor bZIP21 by MAP Kinase MPK6-3 Enhances Banana Fruit Ripening”，在線網(wǎng)址：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiab539/6430993?searchresult=1。論文第一作者為園藝學院2019級博士研究生吳超杰，通訊作者為鄺健飛研究員，中國科學院華南植物園劉勛成副研究員和法國圖盧茲大學Bouzayen Mondher教授參與了該項研究工作。該論文獲得了國家自然科學基金、廣東特支計劃科技創(chuàng)新青年拔尖人才、財政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國家香蕉現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系項目的資助。
果實成熟是一個復雜的生物學過程，是內(nèi)因（如植物激素、轉錄因子等）和外因（溫度、光照等）協(xié)同作用的結果。果實成熟涉及多層次多維度的精準調控，包括轉錄調控、表觀遺傳調控和蛋白質翻譯后修飾等。蛋白質磷酸化是最重要和最普遍的翻譯后修飾方式之一，在信號轉導過程中發(fā)揮重要的調控作用，但是蛋白質磷酸化與轉錄調節(jié)在果實成熟中的相互聯(lián)系仍有待闡明。研究人員對香蕉成熟開展蛋白質磷酸化組學分析，一共鑒定出63條在果實成熟過程中差異化表達的磷酸化肽段，并對應于49個蛋白質，其中一個bZIP轉錄因子MabZIP21蛋白在果實成熟階段顯示出較高的磷酸化水平。進一步實驗表明MabZIP21轉錄水平和磷酸化豐度在香蕉果實成熟過程中顯著增加。采用DAP-Seq技術對MabZIP21的全基因組DNA結合特性分析，結果顯示MabZIP21調控的下游靶基因與香蕉成熟有關。EMSA、CHIP-qPCR和DLR實驗表明MabZIP21通過直接結合成熟相關基因（MaACO1、MaPG3、MaPL5、MaPL15、MaPE42、MaPE51和MaEXPA15）啟動子并激活它們轉錄。蛋白質-蛋白質相互作用實驗證實MabZIP21可與促分裂原活化蛋白激酶MaMPK6-3相互作用，體外磷酸化實驗揭示了MabZIP21被MaMPK6-3磷酸化，并鑒定出T318和S436是重要的磷酸化位點。體內(nèi)和體外蛋白質磷酸化增強了MabZIP21介導的轉錄激活能力。瞬時過表達MabZIP21的模擬磷酸化（MabZIP21T318E/S436E）可以促進香蕉果實的成熟，而瞬時過表達MabZIP21的模擬非磷酸化（MabZIP21T318A/S436A）則延緩香蕉果實成熟。此外，MabZIP21通過激活MaMPK6-3及其自身的轉錄，擴大了其在轉錄調控中的作用（圖1）。以上結果揭示了磷酸化修飾的MabZIP21在采后香蕉果實成熟衰老過程中的新機制，為改善果蔬貯運品質和制定合理的保鮮物流措施提供了理論支撐。
MabZIP21的磷酸化修飾調控采后香蕉果實成熟的機制
陸旺金教授和陳建業(yè)教授課題組主要從事香蕉果實采后生物學和物流保鮮技術的研究。近年來相繼在New Phytologist、Plant Physiology、Plant Biotechnology Journal、The Plant Journal、Plant Cell and Environment和Journal of Experimental Botany等知名植物學期刊發(fā)表了多篇關于香蕉果實成熟及逆境響應調控機制的研究論文，得到了國內(nèi)外同行的廣泛關注。（文圖/園藝學院 陳建業(yè)）
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