近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點實驗室、園藝學(xué)院陸旺金教授和陳建業(yè)教授課題組在國際知名期刊Journal of Integrative Plant Biology上發(fā)表題為“Methionine oxidation and reduction of the ethylene signalling component MaEIL9 are involved in banana fruit ripening”的研究論文。論文在線網(wǎng)址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jipb.13363。

 

　　在逆境脅迫或衰老進(jìn)程中，植物體內(nèi)會產(chǎn)生大量的活性氧（ROS）。ROS會對蛋白質(zhì)中含硫氨基酸如半胱氨酸（Cys）和甲硫氨酸（Met）形成氧化修飾而調(diào)控氧化還原信號。Met可被ROS氧化生成R型和S型兩種差向異構(gòu)體的甲硫氨酸亞砜（MetSO），分別為甲硫氨酸-R-亞砜（Met-R-SO）和甲硫氨酸-S-亞砜（Met-S-SO），從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和活性發(fā)生改變。這兩種MetSO可以被對應(yīng)兩種甲硫氨酸亞砜還原酶（Msr）逆轉(zhuǎn)，其中，甲硫氨酸亞砜還原酶A（MsrA）能夠特異識別和作用于S-型甲硫氨酸亞砜，而甲硫氨酸亞砜還原酶B（MsrB）則修復(fù)R-型甲硫氨酸亞砜，從而恢復(fù)蛋白質(zhì)的活性。在香蕉里面，已證明了有一些轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生氧化修飾后會被Msr還原，但是EIN3/EIL轉(zhuǎn)錄因子的氧化還原修飾在香蕉果實成熟過程中的作用有待進(jìn)一步揭示。

 

　　研究人員通過篩選香蕉基因組EIN3/EIL轉(zhuǎn)錄因子在果實成熟進(jìn)程的表達(dá)趨勢，發(fā)現(xiàn)MaEIL9轉(zhuǎn)錄水平隨著果實成熟進(jìn)程而逐漸加強(qiáng)。MaEIL9蛋白水平跟轉(zhuǎn)錄水平變化一致，都是在果實成熟時期顯著上調(diào)。通過DAP-seq、EMSA、ChIP-qPCR和雙熒光素酶實驗，證明了MaEIL9能夠直接結(jié)合淀粉降解相關(guān)基因MaAMY3D和MaBAM1的啟動子并激活其轉(zhuǎn)錄。分別在番茄中穩(wěn)定超表達(dá)和在香蕉體內(nèi)瞬時沉默MaEIL9，可以獲得MaEIL9轉(zhuǎn)錄因子具有促進(jìn)果實成熟和淀粉降解的功能。進(jìn)一步實驗發(fā)現(xiàn)，MaEIL9蛋白3個甲硫氨酸（Met-129、Met-130和Met-282）會發(fā)生亞砜化。對MaEIL9蛋白模擬氧化（Met突變?yōu)镚ln）和阻斷氧化（Met突變?yōu)閂al），證實了甲硫氨酸氧化會減弱MaEIL9的結(jié)合能力和激活能力。MaMsrA4能還原MaEIL9的氧化狀態(tài)，并恢復(fù)MaEIL9的蛋白質(zhì)活性（圖1）。綜上所述，本研究提出了MaEIL9轉(zhuǎn)錄因子氧化還原修飾調(diào)控香蕉果實成熟的新機(jī)制，豐富了EIN3/EIL翻譯后修飾的認(rèn)識。

 

　　華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院2020級在讀博士研究生朱麗莎為本論文第一作者，鄺健飛研究員為通訊作者。蔬菜系青年教師陳琳博士參與了該項工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東特支計劃科技創(chuàng)新青年拔尖人才、國家香蕉農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、廣東省香蕉菠蘿產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)提質(zhì)增效專項的資助。