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责编 | 王一
代谢是生命活动的最基本特征之一。植物生长发育与代谢变化密切关联，而逆境会影响植物生长发育，也会干扰植物代谢。但是逆境胁迫如何强化或减弱特定代谢途径，调控特定代谢物含量进而参与植物生长发育和胁迫应答还不清楚。众多逆境胁迫会导致活性小分子过氧化氢 （H2O2） 和甲基乙二醛 （MG） 积累变化并产生广泛的生理生化效应，但其作用的具体机制并不明晰。
近日，武汉大学吕应堂教授团队在国际著名学术期刊The Plant Cell在线发表了题为“Salt stress-induced chloroplastic hydrogen peroxide stimulates pdTPI sulfenylation and methylglyoxal accumulation”的研究论文，揭示了盐胁迫通过H2O2调控植物糖代谢，诱导MG产生以抑制植物生长的分子机制。
该研究发现，盐胁迫使得植物积累H2O2并修饰pdTPI的第74位半胱氨酸，改变其酶活而影响糖代谢，进而导致MG的积累。MG是植物生长发育和盐胁迫应答的重要因子，在pdtpi突变体中降低MG的积累可以完全挽救该突变体生长迟滞和盐胁迫敏感的表型。进一步，在叶绿体中异位表达过过氧化氢酶基因 （CAT2） 能显著降低高盐诱导的H2O2积累并提高植物的盐胁迫耐受性，表明叶绿体H2O2是盐胁迫伤害植物的关键因子。此外，MG还可以反过来促进H2O2的积累，进一步抑制盐胁迫植物中的pdTPI酶活。
值得一提的是，吕应堂教授团队此前通过制备特异性识别MG修饰蛋白质的单克隆抗体，首次鉴定到包括组蛋白H3在内的71个MG修饰蛋白，并通过一系列实验揭示了盐胁迫通过诱导MG修饰组蛋白，进而调控盐胁迫应答基因转录的分子机制 （Fu et al., 2021） 。但是，盐胁迫如何导致MG积累却悬而未决。而该研究解析了盐胁迫通过H2O2和pdTPI积累MG，完整解析了MG参与植物盐胁迫应答的通路。
武汉大学生命科学学院已出站博士后付正伟（现就职于中国农业科学院油料作物研究所） 为论文第一作者，吕应堂教授为通讯作者，袁婷婷副教授也参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金重点项目资助。
参考文献：
Fu, Z.W., Li, J.H., Feng, Y.R., Yuan, X., and Lu, Y.T. (2021). The metabolite methylglyoxal-mediated gene expression is associated with histone methylglyoxalation. Nucleic Acids Research 49, 1886-1899.
https://doi.org/10.1093/plcell/koad019
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