景杰学术/报道 土壤盐碱化严重影响植物生长发育，极大地限制了作物的稳产增收。解析植物应答盐碱胁迫的分子机制，是提高植物抗盐碱的有效手段，成为当下农业科学家研究的热点方向。 近日，国际权威学术期刊Genomics,Proteomics & Bioinformatics（IF=7.051)在线发表了上海师范大学戴绍军团队的题为Na2CO3-responsivePhotosynthetic and ROS Scavenging Mechanisms in Chloroplasts of AlkaligrassRevealed by Phosphoproteomics的最新成果。运用磷酸化修饰组学策略，揭示了Na2CO3胁迫条件下，小花碱茅（P. tenuiflora）中叶绿体光合作用调节和活性氧（ROS）清除机制。 禾本科盐生牧草小花碱茅（Puccinellia tenuiflora），又称星星草，是一种优良的牧草，具有很强的耐盐碱能力，在我国东北和西北地区的盐碱地广泛分布。在适应碱性盐逆境过程中，小花碱茅进化出独特的结构和代谢过程。戴绍军团队长期致力于运用蛋白质组学策略，揭示小花碱茅等植物的盐碱胁迫机制，相继揭示了NaCl、Na2CO3和NaHCO3等盐碱胁迫对小花碱茅叶片、根与愈伤组织蛋白质组的影响。2020年3月，戴绍军团队与黄学辉团队合作绘制了小花碱茅的全基因组图谱【2】,为进一步揭示其盐碱应答分子机理提供了新线索。叶绿体作为光合作用的细胞器，对盐碱胁迫极为敏感，然而植物叶绿体如何响应盐碱胁迫的精细分子机制仍不清楚。为了解析小花碱茅碱-盐胁迫下光合调节和活性氧稳态的机制，研究人员从小花碱茅叶片中分离出完整的叶绿体（样本策略），运用基于iTRAQ标记的定量蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学技术（质谱策略）进行分析。研究共鉴定到叶绿体中参与Na2CO3应答的磷酸化蛋白质84种，其中有56个磷酸化位点首次被报道。这些磷酸化蛋白质对植物光合作用、离子运输、信号转导和能量平衡等代谢途径至关重要。 图2. 小花碱茅叶绿体磷酸化蛋白质组学分析 基于磷酸化组学数据，研究人员绘制了盐生牧草叶绿体中应答Na2CO3胁迫的蛋白质丰度与蛋白质磷酸化动态图谱（图3），揭示了磷酸化修饰广泛参与牧草叶绿体Na2CO3应答过程的代谢通路调控中，牧草通过维持PSII和PSI之间的能量平衡、PSII损伤修复、循环电子传递，以及ROS稳态等响应Na2CO3胁迫。研究结果有助于我们理解磷酸化修饰在小花碱茅Na2CO3胁迫应答过程中的分子机制，也为深入研究小花碱茅Na2CO3响应提供了新的线索。 图3. 小花碱茅叶绿体Na2CO3应答蛋白质图谱参考文献:1. Suo J W, et al., 2020. Na2CO3-responsive Photosynthetic and ROSS cavenging Mechanisms in Chloroplasts of Alkaligrass Revealed by Phosphoproteomics. Genomics, Proteomics & Bioinformatics.2. Zhang W T, et al., 2020. Ahigh-quality Genome Sequence of Alkaligrass Provides Insights into Halophytestress Tolerance. SCIENCE CHINA Life Sciences.
邹文安