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种康研究组揭示O-GlcNAc和磷酸化修饰调控春化作用介导小麦开花的新机制

O-GlcNAc修饰和磷酸化修饰介导春化作用调控小麦开花转变 

        普通小麦染色体为六倍体(Triticum aestivum L., AABBDD),在世界广泛种植。小麦根据其生长习性可以分为冬小麦和春小麦,冬小麦开花需要长时间环境低温的诱导,该过程即春化作用。冬小麦品种间的春化特性及其与冬春季气温适应程度直接影响其产量。这一复杂生理现象自1920年后发现以来,许多春化相关基因VRNs相继被克隆和研究,但对春化时间的衡量以及春化感知机制并不清楚。O-GlcNAc和磷酸化修饰靶蛋白的丝氨酸和苏氨酸之间存在共存和竞争的动态调控关系。细胞中活跃的氧连糖基化特性带来的化学鉴定难度,导致糖基化修饰谱鲜有报道。
      中国科学院植物研究所种康研究组利用蛋白质糖基化和磷酸化修饰组学和分子生物学策略, 揭示了O-GlcNAc修饰和磷酸化修饰动态调控春化作用介导小麦开花的机制。研究人员通过抑制剂处理发现改变O-GlcNAc信号能够显著影响春化关键基因的转录表达并促进小麦开花,在一定程度上能够部分取代春化作用。同时通过生物学和化学方法的有机结合,分离并富集到参与春化作用的O-GlcNAc修饰和磷酸化修饰蛋白谱(如图)。在这些蛋白中发现多个同时具有O-GlcNAc修饰和磷酸化修饰的蛋白,如TaFBA、TaGAPD以及TaGRP2,并通过生物化学和遗传学的手段验证这两种修饰在春化过程中的重要作用。O-GlcNAc修饰和磷酸化修饰互作模式调控小麦春化作用的机制,为小麦春化育种提供新的思路。
         该成果于 2019年5月6 日在线发表于Plant Physiology(DOI:https://doi.org/10.1104/pp.19.00081)上,博士后许淑娟为该文的第一作者,种康研究员为通讯作者。该研究得到了科技部国家重点研发计划项目和中国博士后科学基金的资助。

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