近日,全国重点实验室香榧团队在《New Phytologist》(中科院1区Top,IF5=10.9)发表了题为“Phosphorylation of the transcription factor TgWRKY47 by TgSnRK1 modulates cone enlargement in the gymnospermTorreya grandis”(《蛋白激酶TgSnRK1介导TgWRKY47磷酸化调控香榧球果膨大的分子机制》)的研究论文。研究揭示了一个由磷酸化修饰介导的TgSnRK1-TgWRKY47-TgEXPA2调控模块,为深入理解裸子植物繁殖发育调控网络提供了新的理论依据,并为提高繁殖效率和种子产量提供了潜在的分子调控靶点。

香榧(Torreya grandis)是我国南方特有的珍稀经济林树种,其种仁营养丰富,具有较高的食用、保健及综合开发利用价值,是促进山区农民增收和乡村经济发展的重要林业产业。然而,长期生产实践发现,香榧球果膨大率普遍较低,且不同品种间差异显著,严重制约香榧产量和栽培效益,是影响产业高质量发展的关键因素之一。前期研究发现,转录因子TgWRKY47可通过直接结合并激活扩张蛋白基因TgEXPA2启动子增强其表达,介导细胞扩张以促进香榧球果膨大,初步明确TgWRKY47‑TgEXPA2转录调控模块。然而,在球果膨大过程中TgWRKY47的转录和蛋白水平并未发生明显变化,表明其功能可能受到翻译后修饰调控,但这一过程中TgWRKY47上游调控蛋白及其翻译后调控机制目前尚不清楚。
该研究发现蛋白激酶TgSnRK1可在体外和体内与TgWRKY47发生互作。功能分析表明,TgSnRK1作用于TgWRKY47上游,并通过抑制TgWRKY47的转录调控功能负调控香榧球果膨大过程。磷酸化实验分析进一步揭示,TgSnRK1作为上游激酶,可直接催化TgWRKY47蛋白在Thr-75位点发生磷酸化。该磷酸化修饰降低了TgWRKY47的转录激活能力,从而削弱其对细胞壁重塑相关基因TgEXPA2的激活作用。

该研究揭示了香榧生殖发育过程中球果膨大的调控机制,丰富了裸子植物磷酸化修饰调控球果膨大机制的理论认识,为深入理解裸子植物繁殖发育调控网络提供了新的理论依据,并为提高繁殖效率和种子产量提供了潜在的分子调控靶点。
浙江农林大学森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室为该论文唯一单位,香榧团队吴家胜教授、颜景畏教授为该论文共同通讯作者,博士研究生刘雅为该论文的第一作者,实验室索金伟副教授和硕士研究生王若曼、王姝雅、王彤彤为共同作者。研究工作得到了国家重点研发计划,国家自然科学基金及浙江省自然科学基金的资助。
(森林食物全国重点实验室 香榧团队)