近日，園藝科學(xué)與工程學(xué)院由春香教授團(tuán)隊(duì)在《Plant, Cell & Environment》發(fā)表了題為“E3 ubiquitin ligases SINA4 and SINA11 regulate anthocyanin biosynthesis by targeting the IAA29–ARF5-1–ERF3module in apple”的研究論文，詳細(xì)闡述了蘋(píng)果花青素生物合成中MdIAA29–MdARF5-1–MdERF3模塊介導(dǎo)生長(zhǎng)素和乙烯信號(hào)之間的串?dāng)_，并為生長(zhǎng)素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的泛素化修飾研究提供了新見(jiàn)解。園藝科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生李宏亮為該論文第一作者，安建平博士為論文通訊作者，由春香教授和中國(guó)科學(xué)院武漢植物園韓月彭研究員參與了該項(xiàng)研究的指導(dǎo)工作。

植物激素生長(zhǎng)素和乙烯影響花青素的生物合成，然而二者交叉互作調(diào)控花青素生物合成的分子機(jī)制尚不清楚。AUX/IAA蛋白和ARF轉(zhuǎn)錄因子是生長(zhǎng)素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的重要組成元件，但其泛素化修飾機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

圖1. MdARF5-1整合生長(zhǎng)素和乙烯信號(hào)調(diào)控花青素合成

該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，ARF轉(zhuǎn)錄因子MdARF5-1是蘋(píng)果花青素生物合成的負(fù)調(diào)控因子，而ERF轉(zhuǎn)錄因子MdERF3是花青素生物合成的正調(diào)控因子。MdARF5-1通過(guò)轉(zhuǎn)錄抑制MdERF3的表達(dá)來(lái)整合生長(zhǎng)素和乙烯信號(hào)。生長(zhǎng)素信號(hào)通路阻遏蛋白MdIAA29緩解MdARF5-1對(duì)MdERF3的轉(zhuǎn)錄抑制，從而降低MdARF5-1對(duì)花青素生物合成的抑制作用。研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，SINA E3泛素連接酶MdSINA4和MdSINA11通過(guò)分別靶向MdIAA29和MdARF5-1的泛素化降解，在花青素生物合成中發(fā)揮負(fù)向和正向調(diào)控作用。MdSINA4還可使MdSINA11去穩(wěn)定，以響應(yīng)生長(zhǎng)素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)花青素積累。MdIAA29–MdARF5-1–MdERF3級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)模塊和MdSINA4-MdSINA11泛素化調(diào)節(jié)模塊在整合生長(zhǎng)素和乙烯信號(hào)以及調(diào)控生長(zhǎng)素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的泛素化修飾中發(fā)揮重要作用。

該研究得到了山東省自然科學(xué)基金和山東省高等學(xué)校青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14709

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審      核：賈    波