近日，華南農業大學亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室、園藝學院陸旺金教授和陳建業教授團隊在國際著名期刊Plant Physiology（植物學Top期刊，2020年影響因子8.34）在線發表了題為“Phosphorylation of Transcription Factor bZIP21 by MAP Kinase MPK6-3 Enhances Banana Fruit Ripening”，在線網址：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiab539/6430993?searchresult=1。論文第一作者為園藝學院2019級博士研究生吳超杰，通訊作者為鄺健飛研究員，中國科學院華南植物園劉勛成副研究員和法國圖盧茲大學Bouzayen Mondher教授參與了該項研究工作。該論文獲得了國家自然科學基金、廣東特支計劃科技創新青年拔尖人才、財政部和農業農村部國家香蕉現代農業產業技術體系項目的資助。

　　果實成熟是一個復雜的生物學過程，是內因（如植物激素、轉錄因子等）和外因（溫度、光照等）協同作用的結果。果實成熟涉及多層次多維度的精準調控，包括轉錄調控、表觀遺傳調控和蛋白質翻譯后修飾等。蛋白質磷酸化是最重要和最普遍的翻譯后修飾方式之一，在信號轉導過程中發揮重要的調控作用，但是蛋白質磷酸化與轉錄調節在果實成熟中的相互聯系仍有待闡明。研究人員對香蕉成熟開展蛋白質磷酸化組學分析，一共鑒定出63條在果實成熟過程中差異化表達的磷酸化肽段，并對應于49個蛋白質，其中一個bZIP轉錄因子MabZIP21蛋白在果實成熟階段顯示出較高的磷酸化水平。進一步實驗表明MabZIP21轉錄水平和磷酸化豐度在香蕉果實成熟過程中顯著增加。采用DAP-Seq技術對MabZIP21的全基因組DNA結合特性分析，結果顯示MabZIP21調控的下游靶基因與香蕉成熟有關。EMSA、CHIP-qPCR和DLR實驗表明MabZIP21通過直接結合成熟相關基因（MaACO1、MaPG3、MaPL5、MaPL15、MaPE42、MaPE51和MaEXPA15）啟動子并激活它們轉錄。蛋白質-蛋白質相互作用實驗證實MabZIP21可與促分裂原活化蛋白激酶MaMPK6-3相互作用，體外磷酸化實驗揭示了MabZIP21被MaMPK6-3磷酸化，并鑒定出T318和S436是重要的磷酸化位點。體內和體外蛋白質磷酸化增強了MabZIP21介導的轉錄激活能力。瞬時過表達MabZIP21的模擬磷酸化（MabZIP21T318E/S436E）可以促進香蕉果實的成熟，而瞬時過表達MabZIP21的模擬非磷酸化（MabZIP21T318A/S436A）則延緩香蕉果實成熟。此外，MabZIP21通過激活MaMPK6-3及其自身的轉錄，擴大了其在轉錄調控中的作用（圖1）。以上結果揭示了磷酸化修飾的MabZIP21在采后香蕉果實成熟衰老過程中的新機制，為改善果蔬貯運品質和制定合理的保鮮物流措施提供了理論支撐。

 

　　陸旺金教授和陳建業教授課題組主要從事香蕉果實采后生物學和物流保鮮技術的研究。近年來相繼在New Phytologist、Plant Physiology、Plant Biotechnology Journal、The Plant Journal、Plant Cell and Environment和Journal of Experimental Botany等知名植物學期刊發表了多篇關于香蕉果實成熟及逆境響應調控機制的研究論文，得到了國內外同行的廣泛關注。（文圖/園藝學院 陳建業）