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(shí)驗(yàn)室滕勝研究組在擬南芥糖信號(hào)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(gè)新的果糖特異信號(hào)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(hào)分子功能已得到廣泛認(rèn)可，糖作為信號(hào)分子在植物生長(zhǎng)發(fā)育和對(duì)環(huán)境響應(yīng)的過(guò)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(hào)途徑已有較多的研究，而蔗糖信號(hào)的存在也已得到證實(shí)。這些研究結(jié)果為闡明糖信號(hào)調(diào)控物質(zhì)代謝、能量代謝、生長(zhǎng)發(fā)育以及響應(yīng)外界環(huán)境的分子機(jī)理打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，作為主要可溶性糖之一的果糖，其信號(hào)功能和相應(yīng)的信號(hào)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(guò)與葡萄糖敏感QTL的比較，發(fā)現(xiàn)了4個(gè)果糖特異的QTL，其中的FSQ6在近等基因系中得到證實(shí)。該研究還發(fā)現(xiàn)，擬南芥的果糖敏感性獨(dú)立于葡萄糖感受體HXK1，但仍依賴于脫落酸和乙烯信號(hào)途徑。這些結(jié)果揭示了獨(dú)立于HXK1的果糖信號(hào)新途徑，該途徑與脫落酸和乙烯信號(hào)途徑的互作方式和HXK1介導(dǎo)的葡萄糖信號(hào)途徑相似。通過(guò)圖位克隆和轉(zhuǎn)基因互補(bǔ)，證明了FSQ6基因是一個(gè)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(gè)功能獲得性等位基因，具有抑制果糖信號(hào)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(guò)激活下游基因的表達(dá)從而抑制果糖信號(hào)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。