近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)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(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程的表達趨勢，發(fā)現(xiàn)MaEIL9轉(zhuǎn)錄水平隨著果實成熟進程而逐漸加強。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)錄因子具有促進果實成熟和淀粉降解的功能。進一步實驗發(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。