2019年6月5日, Trends in Plant Science杂志在线发表了来自中国科学院遗传与发育研究所谢旗课题组题为“Regulation of Ubiquitination Is Central to the Phosphate Starvation Response“的综述文章。该文章系统总结了泛素化在不同植物低磷响应方式中的调控机制。

磷是植物生长发育必需的大量元素之一，土壤中低磷胁迫会影响植物的生长并影响作物的产量。我国是世界上磷肥使用量最大的国家，施用磷肥在提高作物产量的同时也带来了一系列环境污染问题。因此，解析植物对低磷胁迫的响应机制并培育磷高效利用的作物是作物育种上的一个重要研究方向。 

泛素化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰，通过精确调控蛋白质的稳定性、亚细胞定位、活性和与其它蛋白的相互作用在多种生命活动中发挥重要功能。近几年的研究发现，泛素化修饰在植物低磷胁迫响应中发挥着核心调控作用。

该综述系统总结了泛素化在不同植物低磷响应方式中的调控机制，并指出了蛋白质组技术在泛素化和低磷胁迫响应中的应用。 

• 一、植物通过诱导自噬（Autophagy）途径缓解根尖的内质网胁迫（ER Stress）从而调控主根生长和侧根发育；

• 二、通过泛素化修饰调控根中的磷转运蛋白PHT1和PHO1的亚细胞定位和蛋白稳定性，在不同磷浓度下精确调控转运蛋白的浓度和活性；

• 三、通过泛素化修饰转录因子或者转录因子互作蛋白，精确启动或者关闭低磷响应基因的表达；

• 其四、植物的代谢变化也受到泛素化或者SUMO化修饰的调控。

　图：泛素化修饰调控植物低磷胁迫响应

左：泛素化修饰在不同磷浓度下通过调控低磷响应基因的表达；

右：磷转运蛋白的稳定性及活性调节植物对低磷胁迫的适应

值得一提的是，谢旗研究组一直致力研究植物泛素化机理及其在植物与环境互作中的调控机制研究。该综述是继2015年发表Ubiquitin–Proteasome System in ABA Signaling: From Perception to Action[2]；2017年发表Non-26S Proteasome Endomembrane Trafficking Pathways in ABA Signaling[3]后应邀撰写的第三篇关于泛素化修饰调控环境信号的TIPS综述。谢旗研究组博士生潘文波为该论文第一作者，谢旗研究员和吴耀荣副研究员为通讯作者。

参考文献

[1] Wenbo Pan, et al., 2019, Regulation of Ubiquitination Is Central to the Phosphate Starvation Response.  Trends in Plant Science.

[2] Feifei Yu, et al., 2015, Ubiquitin–Proteasome System in ABA Signaling: From Perception to Action. Molecular Plant.

[3] Feifei Yu, et al., 2017, Non-26S Proteasome Endomembrane Trafficking Pathways in ABA Signaling.  Trends in Plant Science.

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