近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所鲍时来课题组在《Plant Cell》杂志上发表研究,证实蛋白质精氨酸甲基转移酶SKB1是植物感知胁迫并协调发育过程的重要因子,深化了对植物适应环境机制的认识。该研究于2011年1月在线发表。
博士研究生张照亮为第一作者,通讯作者为鲍时来博士。鲍时来早年毕业于安徽农学院,在中国科学技术大学获得博士学位后赴美从事博士后研究。该研究得到了国家自然科学基金、重大研究计划和973项目的资助。
盐胁迫是最典型的非生物胁迫之一,严重影响植物生长发育及农作物产量。植物在长期进化中形成了高度完整的感知和响应盐胁迫的信号转导途径,以协调胁迫耐受与生长发育。然而,植物如何感受土壤盐浓度并通过调节生长发育适应盐胁迫的分子机制尚不清楚。
鲍时来研究组以模式植物拟南芥为材料,利用遗传学和生物化学手段,揭示了SKB1在植物耐受盐胁迫和生长发育中的关键作用。研究发现,SKB1功能缺失导致拟南芥对盐胁迫超敏感、生长迟缓及晚花等缺陷。SKB1突变使植物丧失协调盐胁迫耐受与生长发育(如开花时间)的能力,导致植物持续处于胁迫响应状态,限制生长。
在正常条件下,SKB1结合于RD29A、RD29B等胁迫响应基因及开花抑制基因FLC的染色质区,催化组蛋白H4R3的对称性双甲基化(H4R3sme2),抑制这些基因表达,促进开花等发育过程。在盐胁迫下,SKB1从这些基因的染色质区离开,增加SKB1介导的mRNA剪接复合体中心蛋白LSM4的对称性双甲基化,从而诱导胁迫响应基因及开花抑制基因表达,同时增强非生物胁迫响应基因及生长发育相关基因的剪接。因此,植物通过改变SKB1介导的H4R3sme2和LSM4对称性双甲基化,协调盐胁迫耐受与生长发育。