余义勋教授课题组在矮牵牛花色和花衰老研究中取得新进展

　　近日，我校林学与风景园林学院余义勋教授课题组在植物学国际主流学术期刊Journal of Experimental Botany (2019 IF=5.360) 在线发表了题为“PaACL silencing accelerates flower senescence and changes the proteome to maintain metabolic homeostasis”的研究论文，以及在Plant Physiology (2019 IF = 6.305)发表了题为“The N1-methyladenosine methylome of petunia messenger RNA”的研究论文。矮牵牛是重要的园林花卉，被誉为“花坛植物之王”，同时也是研究花色形成和花衰老机理的重要材料。该课题组探究了ATP-柠檬酸裂解酶（ACL）在矮牵牛花瓣次级代谢中的作用以及植物衰老激素乙烯对矮牵牛花瓣RNA m1A（N1-甲基腺嘌呤）修饰的影响。

　　细胞质乙酰辅酶A是合成包括花色素苷在内的许多次级代谢合成的中间产物，也是蛋白质乙酰化的乙酰基来源。细胞质乙酰辅酶A由ATP-柠檬酸裂解酶（ACL）催化柠檬酸获的。然而，ACL在次级代谢物合成和蛋白质乙酰化中的作用尚不清楚。在第一篇论文中，编码矮牵牛ACL的两个亚基的基因被鉴定。PaACL沉默导致叶片和花发育不正常、花色素苷减少和花衰老加速，引人关注的是，许多乙酰辅酶A下游次级代谢产物含量不是减少，反而增加。进一步研究发现：PaACL沉默引起的乙酰辅酶A的减少会导致“代谢胁迫（metabolic stress）”，该胁迫又引起蛋白质组和乙酰化组的特异性变化，从而引起许多代谢产物含量增加，以维持新的代谢平衡。另外，PaACL沉默植株中的蛋白质组表达水平受到乙酰化的负调控，一些乙酰化水平较高的蛋白质的丰度可能会降低，从而节省乙酰辅酶A的来源，这一结果扩展了人们对蛋白质乙酰化修饰调控的认识。

　　已有的研究发现RNA m1A修饰在酵母和哺乳动物的生长发育过程中起重要作用。然而，人们对这种基因修饰在植物还未见报道。在第二篇论文中，该课题组利用斑点杂交和LC-MS/MS分析揭示了在矮牵牛不同组织和花不同衰老阶段的RNA m1A 修饰的动态模式。用mRNA m1A免疫沉淀和深度测序技术对矮牵牛花瓣中含m1A修饰的mRNA进行全转录组分析，发现植物衰老激素乙烯处理降低了mRNA m1A峰数量。另外还发现矮牵牛tRNA特异的甲基转移酶61A（PhTRMT61A）也是mRNA m1A的甲基化修饰酶。定位于细胞核内的PhTRMT61A被抑制会导致叶片发育异常。这些研究结果显示mRNA中的m1A修饰在植物生长发育中起着重要作用。

　　两篇论文的通讯作者为余义勋教授，Journal of Experimental Botany论文的第一作者是博士研究生赵绘娜和钟诗蔚；Plant Physiology论文的第一作者是博士研究生杨伟苑和孟婕为。研究的参与单位还包括岭南现代农业科学与技术广东省实验室。研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划经费的支持。（文/图 林学与风景园林学院　陶翔宇 余义勋）

论文链接：

“PaACL silencing accelerates flower senescence and changes the proteome to maintain metabolic homeostasis”(https://academic.oup.com/jxb/advance-article-abstract/doi/10.1093/jxb/eraa208/5828595)

“The N1-methyladenosine methylome of petunia messenger RNA”（http://www.plantphysiol.org/cgi/content/abstract/pp.20.00382?ijkey=1/7mURu2NPZjk&keytype=ref&siteid=plant）