中科院上海生命科學(xué)研究院植生生態(tài)所光合作用與環(huán)境生物學(xué)實驗室滕勝研究組在擬南芥糖信號研究領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展——在擬南芥中發(fā)現(xiàn)了一個新的果糖特異信號途徑。

在植物中，糖作為碳骨架和能量的提供者，是一切物質(zhì)代謝和能量代謝的基礎(chǔ)。目前，糖的信號分子功能已得到廣泛認(rèn)可，糖作為信號分子在植物生長發(fā)育和對環(huán)境響應(yīng)的過程中具有極其重要的作用。植物中的可溶性糖主要有蔗糖、葡萄糖和果糖。以己糖激酶HXK1為受體的葡萄糖信號途徑已有較多的研究，而蔗糖信號的存在也已得到證實。這些研究結(jié)果為闡明糖信號調(diào)控物質(zhì)代謝、能量代謝、生長發(fā)育以及響應(yīng)外界環(huán)境的分子機(jī)理打下了堅實的基礎(chǔ)。然而，作為主要可溶性糖之一的果糖，其信號功能和相應(yīng)的信號途徑卻未明確。

該研究利用Ler和Cvi生態(tài)型構(gòu)建的Ler X Cvi重組自交系群體進(jìn)行果糖敏感QTL的定位，通過與葡萄糖敏感QTL的比較，發(fā)現(xiàn)了4個果糖特異的QTL，其中的FSQ6在近等基因系中得到證實。該研究還發(fā)現(xiàn)，擬南芥的果糖敏感性獨立于葡萄糖感受體HXK1，但仍依賴于脫落酸和乙烯信號途徑。這些結(jié)果揭示了獨立于HXK1的果糖信號新途徑，該途徑與脫落酸和乙烯信號途徑的互作方式和HXK1介導(dǎo)的葡萄糖信號途徑相似。通過圖位克隆和轉(zhuǎn)基因互補，證明了FSQ6基因是一個具有膜系留結(jié)構(gòu)域的NAC轉(zhuǎn)錄因子——ANAC089。FSQ6/ANAC089的Cvi等位基因是一個功能獲得性等位基因，具有抑制果糖信號的功能，該等位基因的第三外顯子中發(fā)生了1-bp缺失，導(dǎo)致蛋白質(zhì)翻譯提前終止，從而產(chǎn)生了膜系留結(jié)構(gòu)域缺失的ANAC089蛋白質(zhì)。該蛋白質(zhì)能直接進(jìn)入細(xì)胞核，且具有轉(zhuǎn)錄激活活性，通過激活下游基因的表達(dá)從而抑制果糖信號途徑。而Ler ANAC089蛋白雖然具有轉(zhuǎn)錄激活活性，但因具有膜系留結(jié)構(gòu)域，仍滯留在細(xì)胞質(zhì)中，不能進(jìn)入細(xì)胞核行使轉(zhuǎn)錄因子的功能。

研究成果于2月7日在線發(fā)表在重要學(xué)術(shù)期刊美國《國家*院刊》（PNAS）上，該項工作得到了中科院知識創(chuàng)新工程、國家973計劃、轉(zhuǎn)基因重大專項、國家自然科學(xué)基金等項目的支持。（來源：中科院上海生命科學(xué)研究院）

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