采后生物学团队发现香蕉EIN3/EIL蛋白调控果实成熟的新机制

　　近日，我校亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、园艺学院陆旺金教授和陈建业教授课题组在国际知名期刊Journal of Integrative Plant Biology上发表题为“Methionine oxidation and reduction of the ethylene signalling component MaEIL9 are involved in banana fruit ripening”的研究论文。论文在线网址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jipb.13363。

　　在逆境胁迫或衰老进程中，植物体内会产生大量的活性氧（ROS）。ROS会对蛋白质中含硫氨基酸如半胱氨酸（Cys）和甲硫氨酸（Met）形成氧化修饰而调控氧化还原信号。Met可被ROS氧化生成R型和S型两种差向异构体的甲硫氨酸亚砜（MetSO），分别为甲硫氨酸-R-亚砜（Met-R-SO）和甲硫氨酸-S-亚砜（Met-S-SO），从而导致蛋白质结构和活性发生改变。这两种MetSO可以被对应两种甲硫氨酸亚砜还原酶（Msr）逆转，其中，甲硫氨酸亚砜还原酶A（MsrA）能够特异识别和作用于S-型甲硫氨酸亚砜，而甲硫氨酸亚砜还原酶B（MsrB）则修复R-型甲硫氨酸亚砜，从而恢复蛋白质的活性。在香蕉里面，已证明了有一些转录因子发生氧化修饰后会被Msr还原，但是EIN3/EIL转录因子的氧化还原修饰在香蕉果实成熟过程中的作用有待进一步揭示。

图1 MaEIL9氧化还原修饰参与香蕉果实成熟的模型图

　　研究人员通过筛选香蕉基因组EIN3/EIL转录因子在果实成熟进程的表达趋势，发现MaEIL9转录水平随着果实成熟进程而逐渐加强。MaEIL9蛋白水平跟转录水平变化一致，都是在果实成熟时期显著上调。通过DAP-seq、EMSA、ChIP-qPCR和双荧光素酶实验，证明了MaEIL9能够直接结合淀粉降解相关基因MaAMY3D和MaBAM1的启动子并激活其转录。分别在番茄中稳定超表达和在香蕉体内瞬时沉默MaEIL9，可以获得MaEIL9转录因子具有促进果实成熟和淀粉降解的功能。进一步实验发现，MaEIL9蛋白3个甲硫氨酸（Met-129、Met-130和Met-282）会发生亚砜化。对MaEIL9蛋白模拟氧化（Met突变为Gln）和阻断氧化（Met突变为Val），证实了甲硫氨酸氧化会减弱MaEIL9的结合能力和激活能力。MaMsrA4能还原MaEIL9的氧化状态，并恢复MaEIL9的蛋白质活性（图1）。综上所述，本研究提出了MaEIL9转录因子氧化还原修饰调控香蕉果实成熟的新机制，丰富了EIN3/EIL翻译后修饰的认识。

　　我校园艺学院2020级在读博士研究生朱丽莎为本论文第一作者，邝健飞研究员为通讯作者。蔬菜系青年教师陈琳博士参与了该项工作。该研究得到了国家自然科学基金、广东特支计划科技创新青年拔尖人才、国家香蕉农业产业技术体系、广东省香蕉菠萝产业技术体系、华南农业大学提质增效专项的资助。

文图/园艺学院 陈建业