近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生科院謝彥杰課題組在Molecular Plant上在線發(fā)表了題為“Rice GLUTATHIONE PEROXIDASE1-mediated oxidation of bZIP68 positively regulates ABA-independent osmotic stress signaling”的研究論文，揭示了水稻谷胱甘肽過(guò)氧化物酶作為氧化還原傳感器感受并傳遞滲透脅迫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)制。

 

　　由干旱、鹽害以及冷害等引起的滲透脅迫是植物生長(zhǎng)及農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的重要限制因子。植物通過(guò)復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)感知外界環(huán)境滲透勢(shì)變化并作出響應(yīng)。滲透脅迫通常導(dǎo)致活性氧的大量產(chǎn)生，因此氧化還原平衡的維持在植物滲透脅迫響應(yīng)過(guò)程的機(jī)制研究是逆境生物學(xué)研究的重要科學(xué)問(wèn)題之一。然而目前仍不清楚滲透脅迫下植物如何感知和傳遞氧化還原信號(hào)。

 

　　谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GLUTATHIONE PEROXIDASE1，GPX） 是一類基于硫醇的過(guò)氧化物酶，它可使用谷胱甘肽（GSH） 或其他還原等效物催化過(guò)氧化氫、有機(jī)過(guò)氧化物和磷脂氫過(guò)氧化物的還原。在動(dòng)物中，GPX是抗氧化代謝的核心成分，它的活性中心是硒代半胱氨酸；植物GPX活性位點(diǎn)則是半胱氨酸，它對(duì)活性氧的清除能力遠(yuǎn)弱于其他類型的抗氧化酶（如過(guò)氧化氫酶或抗壞血酸過(guò)氧化物酶），這暗示植物GPX可能具有除抗氧化活性之外的其他重要功能。

 

　　本研究表明GPX1在水稻滲透脅迫響應(yīng)過(guò)程中充當(dāng)氧化還原傳感器的角色。水稻在遭受滲透脅迫時(shí)活性氧大量產(chǎn)生，胞質(zhì)GPX1迅速被氧化并形成分子內(nèi)二硫鍵，同時(shí)向細(xì)胞核內(nèi)遷移。GPX與轉(zhuǎn)錄因子bZIP68能發(fā)生互作。bZIP68是一個(gè)VRE-like類轉(zhuǎn)錄因子，它能激活下游一系列不依賴于ABA途徑的滲透脅迫應(yīng)答基因表達(dá)。氧化態(tài)的GPX1傳遞氧化信號(hào)給bZIP68，bZIP68被氧化后形成同源四聚體，進(jìn)一步提高其對(duì)下游滲透脅迫響應(yīng)基因的結(jié)合和激活能力，以不依賴于ABA的方式提高水稻滲透脅迫適應(yīng)性。然而GPX1的核質(zhì)遷移并不受氧化還原信號(hào)的影響，而受其乙?；潭鹊恼{(diào)節(jié)。因此，本研究結(jié)果揭示了水稻GPX1作為氧化還原傳感器感知和傳遞氧化還原信號(hào)途徑與方式，也證實(shí)了氧化還原信號(hào)傳遞中不同類型的蛋白質(zhì)翻譯后修飾間的協(xié)同效應(yīng)。

　　南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院師資博士后周恒為本文的第一作者，生命科學(xué)學(xué)院謝彥杰教授為通訊作者。德國(guó)明斯特大學(xué)Irisfinkemeier教授、國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)中心楊靖研究員和江蘇省農(nóng)科院經(jīng)作所袁星星副研究員也參與了部分研究。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。