陕西
热胁迫是制约全球作物生长的主要环境因素之一，持续的高温胁迫将对作物产量造成严重的威胁。据统计，温度每升高2℃，全球主要作物的产量都会有一定程度的降低。鉴定重要的耐热基因和揭示其耐热机制是应对全球变暖和保障粮食安全的重要举措。木薯（Manihot esculenta）作为一种重要的热带粮食作物和经济作物，具有较强的热带高温环境耐受性。因此，揭示其高温环境适应性机制，可为作物耐热育种提供理论基础和科学依据。
近日，海南大学三亚南繁研究院和热带农林学院热带作物生物育种全国重点实验室施海涛团队在Plant Physiology上在线发表了题为“Cassava phosphatase PP2C1 modulates thermotolerance via fine-tuning dephosphorylation of antioxidant enzymes”的研究论文。该研究揭示了木薯2C型蛋白磷酸酶1（2C-type protein phosphatase 1, PP2C1）靶向过氧化氢酶（Catalase，CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（Ascorbate peroxidase，APX），通过蛋白去磷酸化抑制其抗氧化活性而维持木薯活性氧（Reactive oxygen species，ROS）稳态和耐热性的分子机制。
2C型蛋白磷酸酶（PP2Cs）作为一种主要的蛋白磷酸酶，在多种环境胁迫和生长发育中发挥着核心作用。该论文鉴定了一个参与木薯高温响应的负调控因子MePP2C1，发现MePP2C1与抗氧化酶MeCAT1及MeAPX2相互作用，并通过MeCAT1的Ser-112和MeAPX2的Ser-160去磷酸化而抑制其酶活性。正常生长发育状态下，MePP2C1通过去磷酸化抑制MeCAT1和MeAPX2的活性，以维持体内的氧化还原平衡。高温状态下，MePP2C1转录水平降低，MeCAT1和MeAPX2蛋白磷酸化水平增加，ROS清除能力增强，以减轻高温导致的氧化损伤。综上所述，该研究阐明了MePP2C1介导的MeCAT1和MeAPX2蛋白去磷酸化与高温条件下ROS积累的直接联系，为热带作物高温环境适应性机制提供了新的见解。
MePP2C1通过介导抗氧化酶的去磷酸化和活性介导高温环境适应性
因此，该研究不仅鉴定了木薯热胁迫应答的负调控因子MePP2C1，并且解析了MePP2C1通过介导抗氧化酶的去磷酸化和活性介导高温环境适应性的分子机制，为应对未来全球气候变暖和极端高温气候下作物遗传改良提供了新的靶标。
海南大学三亚南繁研究院和热带农林学院热带作物生物育种全国重点实验室青年教师白玉晶博士和已毕业硕士研究生董亚彬为论文共同第一作者，施海涛教授为通讯作者。研究得到国家自然科学基金、海南省重点研发计划、海南省研究生创新项目、海南大学南繁与热带高效农业协同创新中心、热带作物生物育种全国重点实验室等资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiae009
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