New Phytologist|南开大学陈喜文/陈德富团队揭示E3泛素连接酶ATL5通过介导ABT1的降解调控种子寿命的新机制

大多数植物的物种均依赖于种子生产来繁殖。大多数植物的种子在干燥状态下能耐受极端恶劣的环境条件，如高温、低温和干燥，并存活很长时间。种子寿命，即种子在干燥状态下保持活力的时间，是生态学上和农业上具有双重意义的性状。种子寿命不仅直接影响农业生产的成本与作物的产量，而且影响物种的遗传多样性与物种分布。寻找调控种子寿命的关键基因，特别是调节基因，阐明其作用机制，延长种子的寿命，对于国家粮食的安全生产和种质资源的保存具有重要的理论与现实意义。

泛素-蛋白酶体途径是真核生物体内蛋白质翻译后修饰最重要的调控体系之一，涉及对植物生长发育及环境适应的调控，但是否调控种子寿命尚未见报道。近日，南开大学生命科学学院陈喜文教授和陈德富教授研究团队在国际著名杂志New Phytologist上发表了题为“E3 ligase ATL5 positively regulates seed longevity by mediating the degradation of ABT1 in Arabidopsis”的研究论文，揭示了E3泛素连接酶ATL5通过介导ABT1的降解控种子寿命的新机制。

研究发现，拟南芥atl5种子寿命显著降低，回补ATL5基因恢复了atl5种子寿命降低的表型，而且是所研究突变体中表型最强的突变体（图1a），过表达ATL5基因则延长了种子寿命，表明ATL5是种子寿命的正调控因子。基因表达分析表明，ATL5基因在成熟的胚中高表达，并受种子老化所诱导。亚细胞定位表明，ATL5定位于细胞核（图1b）。利用ATL5构建的诱饵载体，筛选到与ATL5的互作蛋白ABT1（ACTIVATOR OF BASAL TRANSCRIPTION）。利用分段酵母双杂、烟草BiFc、CoIP进一步证实了ATL5与ABT1之间的相互作用（图1c-f）。利用该基因缺失的突变体abt1分析发现，ABT1负调控种子寿命。烟草表达系统实验表明，ATL5可促进ABT1降解。ABT1-MYC/WT和ABT1-MYC/atl5转基因株系种子老化后表现出ABT1-MYC/atl5株系种子中ABT1积累速率高于ABT1-MYC/WT，而MG132抑制ABT1降解的作用在ABT1-MYC/atl5株系种子未发现（图1g）。这些结果表明，拟南芥ATL5通过介导ABT1泛素化并促进ABT1降解进而正调控种子寿命（图1h）。本研究理论上极大地丰富种子寿命的调控机理，也为分子设计育种提高种子耐贮性提供新的关键基因。

图1 E3泛素连接酶ATL5通过介导ABT1的降解调控种子寿命

该成果于2023年6月20日在线发表于国际植物科学著名学术期刊《New Phytologist》（IF=10.323，doi.org/10.1111/nph.19080）上，南开大学生命科学学院2018级博士研究生何文平同学为该论文的第一作者，陈喜文教授和陈德富教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(32070349和31870304)、天津市自然科学基金重点项目(21JCYBJC00010)等项目的资助。

本文转载自植物科学最前沿

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！