青岛农业大学丁兆堂教授团队首次揭示茶树响应干旱的蛋白质泛素化修饰机制

景杰学术/报道

茶是"世界三大饮料"之一，受到各国人民的喜爱，拥有极其重要的经济价值。现代研究表明，茶叶中含有茶多酚、咖啡碱、肌醇、叶酸、泛酸等多种成分，适当引用可以促进人体健康。中国是最早发现和利用茶叶的国家，茶的种植和利用过程中所产生的文化社会现象形成了中华文明中独具特色的茶文化。

中国是最早发现和利用茶叶的国家

茶树作为一种多年生作物，一生中会受到各种不利外界环境因素的胁迫，如干旱、冷害、冻害、热害、涝害、盐胁迫及缺素胁迫等。这些不利因素会影响其正常生长，严重时甚至使茶树受害死亡。

青岛农业大学丁兆堂教授课题组主要从事茶树生长发育及其环境应答的分子机理研究，在这一领域做出了一系列原创性的工作与研究成果。2018年12月，丁兆堂教授课题组首次报道了茶树响应氮营养时发生赖氨酸乙酰化修饰，并从光合作用、糖酵解和类黄酮代谢等多角度，阐述蛋白质乙酰化修饰在茶树氮营养状态变化下的响应机制（点此阅读）。

近日，丁兆堂教授课题组在茶树逆境响应领域再获突破，研究人员运用泛素化修饰组学技术对茶树叶片响应干旱胁迫的蛋白质翻译后修饰表达机制展开研究，揭示了干旱胁迫下茶树叶片中蛋白质的泛素化修饰对茶树叶片代谢的影响。

茶树是一种喜湿植物，但在自然条件下，常常会遭受干旱胁迫的侵害。干旱胁迫会影响茶树叶片中蛋白质的差异表达，从而影响茶树中初级以及次级代谢物的合成。关于茶树中被干旱诱导的特异基因和蛋白质表达已经被大量研究，但是茶树叶片响应干旱胁迫的蛋白质翻译后修饰表达机制尚未见报道。

该研究一共鉴定到位于781个蛋白质上的1409个泛素化修饰位点。通过对这些泛素化修饰位点前后的氨基酸序列进行统计分析，发现这些位点的特征基序主要分成5类，包括EKub, EXXXKub, KubD, KubE and KubA。

研究人员对差异表达的泛素化蛋白进行分析，发现这些蛋白质主要富集在泛素化介导的蛋白质降解系统、类黄酮代谢以及碳水化合物和氨基酸合成通路中，并形成密切的相互作用网络。

研究进一步揭示干旱通过影响泛素化-蛋白质水解系统中RGLG2, UBC36, UEV1D, RPN10和PSMC2等蛋白质位点的表达来促进蛋白质的降解，通过抑制CHI, CHS和F3H等蛋白质泛素化位点的表达抑制类黄酮物质的合成，并且通过诱导FBPase, FBA and GAD1等蛋白质泛素化修饰位点的表达促进蔗糖、果糖和γ-氨基丁酸的积累。

该研究为茶树响应干旱胁迫发生赖氨酸泛素化修饰的首次报道。论文发表在国际学术期刊Scientific Reports上，得到了山东省农业重大应用技术创新项目、山东省良种工程项目、山东省现代农业产业技术体系及山东省泰山学者专项基金等项目支持。据悉，丁兆堂教授课题组谢汇为论文第一作者，泰山学者特聘专家、山东省茶叶产业体系首席专家丁兆堂教授为论文的通讯作者。

通讯作者介绍

丁兆堂，博士，泰山学者特聘专家，二级教授，享受国务院特殊津贴专家，山东省有突出贡献的中青年专家，山东省现代农业产业技术体系茶叶创新团队首席专家，中国茶叶学会常务理事，山东省农业专家顾问团林果分团成员，山东省园艺学会茶学专业委员会主任委员，青岛农业大学学术委员会委员，青岛农业大学园艺学院硕士生导师，青岛市茶叶学会理事长、青岛市农业专家顾问团成员，《茶叶科学》、《山东农业科学》编委等。

丁兆堂教授主要从事茶树生长发育及其环境应答的分子机理研究。迄今为止，主持承担多项国家自然科学基金、国家科技支撑计划及省重大技术创新项目等20余项。获山东省科技进步奖二等奖2项，三等奖2项，安徽省科技进步奖二等奖1项，青岛市科技进步奖3项，育成茶树品种3个，授权发明专利9项，主持制定省级地方标准6部，在Frontiers in Plant Science, BMC Genomics, Journal of Theoretical Biology, Plant Physiology and Biochemistry, Journal of Plant Physiology 等国内外学术期刊上发表研究论文70余篇。

参考文献：

Hui Xie, et al., 2019, Global Ubiquitome Profiling Revealed the Roles of Ubiquitinated Proteins in Metabolic Pathways of Tea Leaves in Responding to Drought Stress. Scientific Reports.

Jutang Jiang, et al., 2018, Comprehensive proteome analyses of lysine acetylation in tea leaves by sensing nitrogen nutrition. BMC Genomics.