當前位置：首頁>>科研動态 科研動态

鄭術芝/孫大業團隊在植物細胞内熱信号轉導機制研究中取得重大突破

發(fā)布時間：2022-11-03

全球氣候變暖影響著(zhe)人類生活生産的方方面(miàn)面(miàn)，特别是對(duì)農作物的生産帶來挑戰。系統研究并理解植物感受、傳遞并響應熱激信号的機制對(duì)于認識植物的耐熱機制至關重要，爲作物耐高溫遺傳改良和新品種(zhǒng)培育提供理論基礎。由于植物細胞不同結構可以同時感受溫度的變化導緻對(duì)于植物細胞傳遞熱信号的機制研究非常困難。

2022年11月2日，國(guó)際著名學(xué)術期刊 PNAS（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，美國(guó)科學(xué)院院刊；影響因子爲12.799）在線發(fā)表了我校生命科學(xué)學(xué)院鄭術芝/孫大業團隊題爲“HISTONE DEACETYLASE 9 transduces heat signal in plant cells”的研究論文。

團隊研究發(fā)現，拟南芥組蛋白去乙酰化酶HDA9能(néng)夠快速響應熱信号，在熱激處理5分鍾内可看到明顯的進(jìn)入細胞核現象發(fā)生。HDA9在細胞核内的積累量依賴于溫度變化，随著(zhe)溫度的升高（22℃到37℃）核内積累量呈現遞增。細胞質中的HDA9可以發(fā)生可逆磷酸化來調節其蛋白穩定性。而熱激促進(jìn)HDA9與磷酸酶PP2A B’β相互作用，熱激後(hòu)HDA9的去磷酸化和入核依賴于磷酸酶PP2A。細胞生物學(xué)和遺傳學(xué)實驗結果表明，熱激誘導的HDA9入核和發(fā)揮耐熱功能(néng)依賴于核孔複合體蛋白HOS1。進(jìn)入細胞核的HDA9可以與鋅指結構轉錄因子YY1發(fā)生相互作用。在接受到熱激信号後(hòu)，HDA9進(jìn)入細胞核結合在植物激素及生長(cháng)發(fā)育相關基因上去除H3K9的乙酰化修飾，抑制此類基因表達，從而抑制植物的發(fā)育過(guò)程。同時，熱激後(hòu)HDA9可從HSP70.3、HSP17.4、HSP81.2等熱激蛋白基因上解離下來激活基因的表達促進(jìn)系統的植物熱激反應，進(jìn)而維持植物生長(cháng)發(fā)育和熱激響應之間的再平衡。這(zhè)些研究結果揭示了HDA9介導的熱信号從細胞質傳遞到細胞核并通過(guò)表觀遺傳修飾調控基因表達的新機制，爲應對(duì)全球氣溫變暖培育耐高溫品種(zhǒng)作物提供了新的研究思路和方向(xiàng)。

本項研究成(chéng)果是鄭術芝/孫大業團隊繼發(fā)現組蛋白去甲基化酶JMJ13調控高溫和光周期依賴的開(kāi)花過(guò)程（Zheng et al., 2019 Nature Communications）後(hòu)，針對(duì)表觀遺傳組蛋白修飾調控植物适應高溫分子機制工作的又一篇研究論文。生命科學(xué)學(xué)院在讀博士研究生牛豔肖、青年教師白蛟騰博士、劉昕晔博士，以及河北農業大學(xué)-河北師範大學(xué)聯合培養博士研究生張昊爲該論文的共同第一作者。生命科學(xué)學(xué)院鄭術芝副教授爲通訊作者。該研究得到國(guó)家重點研發(fā)計劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、河北省自然科學(xué)基金傑出青年基金項目、河北省高水平人才團隊建設專項、河北省自然科學(xué)基金創新群體等項目的資助。