近日，西北农林科技大学作物抗逆与高效生产全国重点实验室/园艺学院王晓峰教授团队在《Plant Physiology》期刊在线发表了题为“Phosphorylation of the transcription factor SlBIML1 by SlBIN2 kinases delays flowering in tomato”的研究论文，揭示了油菜素甾醇BR信号关键负调控组分SlBIN2s通过磷酸化作用增强G2-LIKE转录因子SlBIML1蛋白稳定性和转录活性，从而延缓番茄生长发育和延迟开花的分子机制。已毕业博士生张斯威、邓瑞、刘建伟为论文共同第一作者，王晓峰教授和汪淑芬博士为论文通信作者。
该研究通过在番茄上过表达和敲除糖原合酶激酶（GSK3-LIKE）家族成员SlBIN2s，验证了SlBIN2s在调控番茄BR信号转导中发挥负调控作用。与此相应，还发现SlBIN2s过表达导致番茄生长发育延缓和开花时间延迟，而单突变和双突变系的生长发育加快和开花时间提前。SlBIN2s三重突变系的BR信号过度增强，而使生长受到抑制。这些结果表明，SlBIN2s是通过延长番茄的生长发育期而不是调节开花节位来调控开花时间。
酵母双杂交、BiFC、PULL-DOWN及交互磷酸化等实验表明，SlBIN2s和G2-LIKE家族转录因子SlBIML1相互作用，并发生磷酸化。SlBIN2s的磷酸化作用显著增加了SlBIML1的蛋白稳定性。质谱分析发现SlBIN2s主要磷酸化SlBIML1的Ser136、Ser262、Thr266和Thr280氨基酸位点。将上述氨基酸残基突变为模拟非磷酸化形式的丙氨酸，发现这四个磷酸化位点对于SlBIML1的蛋白稳定性十分重要，其中Thr266和Thr280位点突变以后还会影响SlBIML1的转录活性。通过观察自身启动子驱动的SlBIML1位点突变回补转基因植株的表型，发现Thr266和Thr280位点对于SlBIML1的蛋白功能完整性十分重要，其中Thr280位点的功能更加保守。
综上所述，SlBIN2s功能冗余地负调控番茄中的BR信号，并通过对SlBIML1的特异氨基酸位点的磷酸化，来调控SlBIML1蛋白在植物体内的稳定性和转录活性，从而以SlBIN2s-SlBIML1模块的形式协同参与番茄生长发育的调控过程。这些结果为BR信号介导的番茄发育时期和开花期调控网络增加了新的知识，丰富了BR信号转导的下游转导路径，为番茄BR路径的分子育种提供理论依据。
该研究受到国家自然科学基金和西安市农业重大产业链关键技术攻关项目的资助，还得到园艺科学研究中心在实验技术上的帮助和支持。
文章链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae489
日期：2024-10-20
