近日，生命科學(xué)學(xué)院蘇英華、張憲省教授團(tuán)隊在The Plant Cell雜志發(fā)表了題為“The RPT2a–MET1 axis regulates TERMINAL FLOWER1to control inflorescence meristem indeterminacy in Arabidopsis”的研究論文，報道了擬南芥26S蛋白酶體亞基RPT2a調(diào)控花序分生組織活性和花序構(gòu)型的新機(jī)制，為作物遺傳改良和作物分子設(shè)計育種提供了新思路和重要理論依據(jù)。

在廣褒的大自然中，植物形態(tài)多種多樣，但從植物分類角度來看則亂中有序。植物的花序結(jié)構(gòu)通常可以分為幾個有限的類型，如十字花科成員擬南芥和卷心菜等表現(xiàn)出無限花序結(jié)構(gòu)，而茄科物種如番茄或馬鈴薯表現(xiàn)出有限花序。花序的構(gòu)型直接影響花和種子的數(shù)量，是作物馴化和遺傳改良的重要性狀，對植物的繁衍和作物產(chǎn)量至關(guān)重要。不同的花序結(jié)構(gòu)與花序分生組織維持能力有關(guān)，TERMINAL FLOWER1（TFL1）表達(dá)的精確調(diào)控對于花序結(jié)構(gòu)和花序分生組織活性的調(diào)節(jié)至關(guān)重要。然而，調(diào)控TFL1表達(dá)的確切機(jī)制仍有待研究。

該研究發(fā)現(xiàn)擬南芥26S蛋白酶體亞基RPT2a的突變導(dǎo)致擬南芥花序分生組織維持能力減弱，出現(xiàn)“之”字形有限花序的表型。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在rpt2a-2突變體花序中，花序分生組織特征基因TFL1的表達(dá)水平顯著降低可能是導(dǎo)致花序發(fā)育異常的原因。通過蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，rpt2a-2突變體花序中DNA甲基轉(zhuǎn)移酶MET1的水平顯著上調(diào)；同時生化實驗證實，RPT2a能夠直接和MET1蛋白互作并降解MET1，而MET1能夠通過調(diào)控TFL1基因啟動子的DNA甲基化水平影響TFL1基因的表達(dá)。綜上所述，RPT2a通過26S蛋白酶體途徑調(diào)控DNA甲基轉(zhuǎn)移酶MET1的蛋白水平，進(jìn)而調(diào)控花序分生組織特征基因TFL1的DNA甲基化水平，影響其在花序分生組織中的表達(dá)水平，最終調(diào)節(jié)擬南芥花序分生組織活性和花序構(gòu)型。

圖1. RPT2a突變導(dǎo)致擬南芥出現(xiàn)有限的“之”字形花序

圖2. RPT2a通過降解MET1維持花序分生組織特征基因TFL1的表達(dá)

蘇英華教授為該論文的通訊作者，課題組博士后姚汪勁松和博士研究生王藝鵬為共同第一作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的張憲省教授和德國弗萊堡大學(xué)的Thomas Laux教授參與了該項研究的指導(dǎo)工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目和山東省自然科學(xué)基金項目的資助。

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波