拟南芥果糖信号途径研究获进展

中科院上海生命科学研究院植生生态所光合作用与环境生物学实验室滕胜研究组在拟南芥糖信号研究领域取得了重要进展——在拟南芥中首次发现了一个新的果糖特异信号途径。这一研究成果于2月7日在线发表在国际重要学术期刊美国《国家科学院院刊》（PNAS）上。在植物中，糖作为碳骨架和能量的提供者，是一切物质代谢和能量代谢的基础。目前，糖的信号分子功能已得到广泛认可，糖作为信号分子在植物生长发育和对环境响应的过程中具有极其重要的作用。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为受体的葡萄糖信号途径已有较多的研究，而蔗糖信号的存在也已得到证实。这些研究结果为阐明糖信号调控物质代谢、能量代谢、生长发育以及响应外界环境的分子机理打下了坚实的基础。然而，作为主要可溶性糖之一的果糖，其信号功能和相应的信号途径却未明确。该研究利用Ler和Cvi生态型构建的Ler X Cvi重组自交系群体进行果糖敏感QTL的定位，通过与葡萄糖敏感QTL的比较，发现了4个果糖特异的QTL，其中的FSQ6在近等基因系中得到证实。该研究还发现，拟南芥的果糖敏感性独立于葡萄糖感受体HXK1，但仍依赖于脱落酸和乙烯信号途径。这些结果揭示了独立于HXK1的果糖信号新途径，该途径与脱落酸和乙烯信号途径的互作方式和HXK1介导的葡萄糖信号途径相似。通过图位克隆和转基因互补，证明了FSQ6基因是一个具有膜系留结构域的NAC转录因子——ANAC089。FSQ6/ANAC089的Cvi等位基因是一个功能获得性等位基因，具有抑制果糖信号的功能，该等位基因的第三外显子中发生了1-bp缺失，导致蛋白质翻译提前终止，从而产生了膜系留结构域缺失的ANAC089蛋白质。该蛋白质能直接进入细胞核，且具有转录激活活性，通过激活下游基因的表达从而抑制果糖信号途径。而Ler ANAC089蛋白虽然具有转录激活活性，但因具有膜系留结构域，仍滞留在细胞质中，不能进入细胞核行使转录因子的功能。该项工作得到了中科院知识创新工程、国家973计划、转基因重大专项、国家自然科学基金等项目的支持。（来源：中科院上海生命科学研究院）