近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)作物抗逆與高效生產(chǎn)全國重點實驗室/園藝學(xué)院王曉峰教授團隊在《Plant Physiology》期刊在線發(fā)表了題為“Phosphorylation of the transcription factor SlBIML1 by SlBIN2 kinases delays flowering in tomato”的研究論文，揭示了油菜素甾醇BR信號關(guān)鍵負調(diào)控組分SlBIN2s通過磷酸化作用增強G2-LIKE轉(zhuǎn)錄因子SlBIML1蛋白穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄活性，從而延緩番茄生長發(fā)育和延遲開花的分子機制。已畢業(yè)博士生張斯威、鄧瑞、劉建偉為論文共同第一作者，王曉峰教授和汪淑芬博士為論文通信作者。
該研究通過在番茄上過表達和敲除糖原合酶激酶（GSK3-LIKE）家族成員SlBIN2s，驗證了SlBIN2s在調(diào)控番茄BR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮負調(diào)控作用。與此相應(yīng)，還發(fā)現(xiàn)SlBIN2s過表達導(dǎo)致番茄生長發(fā)育延緩和開花時間延遲，而單突變和雙突變系的生長發(fā)育加快和開花時間提前。SlBIN2s三重突變系的BR信號過度增強，而使生長受到抑制。這些結(jié)果表明，SlBIN2s是通過延長番茄的生長發(fā)育期而不是調(diào)節(jié)開花節(jié)位來調(diào)控開花時間。
酵母雙雜交、BiFC、PULL-DOWN及交互磷酸化等實驗表明，SlBIN2s和G2-LIKE家族轉(zhuǎn)錄因子SlBIML1相互作用，并發(fā)生磷酸化。SlBIN2s的磷酸化作用顯著增加了SlBIML1的蛋白穩(wěn)定性。質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)SlBIN2s主要磷酸化SlBIML1的Ser136、Ser262、Thr266和Thr280氨基酸位點。將上述氨基酸殘基突變?yōu)槟M非磷酸化形式的丙氨酸，發(fā)現(xiàn)這四個磷酸化位點對于SlBIML1的蛋白穩(wěn)定性十分重要，其中Thr266和Thr280位點突變以后還會影響SlBIML1的轉(zhuǎn)錄活性。通過觀察自身啟動子驅(qū)動的SlBIML1位點突變回補轉(zhuǎn)基因植株的表型，發(fā)現(xiàn)Thr266和Thr280位點對于SlBIML1的蛋白功能完整性十分重要，其中Thr280位點的功能更加保守。
綜上所述，SlBIN2s功能冗余地負調(diào)控番茄中的BR信號，并通過對SlBIML1的特異氨基酸位點的磷酸化，來調(diào)控SlBIML1蛋白在植物體內(nèi)的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄活性，從而以SlBIN2s-SlBIML1模塊的形式協(xié)同參與番茄生長發(fā)育的調(diào)控過程。這些結(jié)果為BR信號介導(dǎo)的番茄發(fā)育時期和開花期調(diào)控網(wǎng)絡(luò)增加了新的知識，豐富了BR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的下游轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑，為番茄BR路徑的分子育種提供理論依據(jù)。
該研究受到國家自然科學(xué)基金和西安市農(nóng)業(yè)重大產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項目的資助，還得到園藝科學(xué)研究中心在實驗技術(shù)上的幫助和支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae489
日期：2024-10-20
該研究通過在番茄上過表達和敲除糖原合酶激酶（GSK3-LIKE）家族成員SlBIN2s，驗證了SlBIN2s在調(diào)控番茄BR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮負調(diào)控作用。與此相應(yīng)，還發(fā)現(xiàn)SlBIN2s過表達導(dǎo)致番茄生長發(fā)育延緩和開花時間延遲，而單突變和雙突變系的生長發(fā)育加快和開花時間提前。SlBIN2s三重突變系的BR信號過度增強，而使生長受到抑制。這些結(jié)果表明，SlBIN2s是通過延長番茄的生長發(fā)育期而不是調(diào)節(jié)開花節(jié)位來調(diào)控開花時間。
酵母雙雜交、BiFC、PULL-DOWN及交互磷酸化等實驗表明，SlBIN2s和G2-LIKE家族轉(zhuǎn)錄因子SlBIML1相互作用，并發(fā)生磷酸化。SlBIN2s的磷酸化作用顯著增加了SlBIML1的蛋白穩(wěn)定性。質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)SlBIN2s主要磷酸化SlBIML1的Ser136、Ser262、Thr266和Thr280氨基酸位點。將上述氨基酸殘基突變?yōu)槟M非磷酸化形式的丙氨酸，發(fā)現(xiàn)這四個磷酸化位點對于SlBIML1的蛋白穩(wěn)定性十分重要，其中Thr266和Thr280位點突變以后還會影響SlBIML1的轉(zhuǎn)錄活性。通過觀察自身啟動子驅(qū)動的SlBIML1位點突變回補轉(zhuǎn)基因植株的表型，發(fā)現(xiàn)Thr266和Thr280位點對于SlBIML1的蛋白功能完整性十分重要，其中Thr280位點的功能更加保守。
綜上所述，SlBIN2s功能冗余地負調(diào)控番茄中的BR信號，并通過對SlBIML1的特異氨基酸位點的磷酸化，來調(diào)控SlBIML1蛋白在植物體內(nèi)的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄活性，從而以SlBIN2s-SlBIML1模塊的形式協(xié)同參與番茄生長發(fā)育的調(diào)控過程。這些結(jié)果為BR信號介導(dǎo)的番茄發(fā)育時期和開花期調(diào)控網(wǎng)絡(luò)增加了新的知識，豐富了BR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的下游轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑，為番茄BR路徑的分子育種提供理論依據(jù)。
該研究受到國家自然科學(xué)基金和西安市農(nóng)業(yè)重大產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項目的資助，還得到園藝科學(xué)研究中心在實驗技術(shù)上的幫助和支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae489
日期：2024-10-20
