New Phytologist | 海南大学代谢生物学团队揭示支链氨基酸调控水稻盐胁迫耐受性的分子机制

责编 | 王一

支链氨基酸（Branched-chain amino acids，BCAAs）是人体不能合成，只能从食物中获取的一类氨基酸。作为人体必需氨基酸，BCAAs 不仅是蛋白质的基本组成单位，还是许多次生代谢产物的前体，参与植物对各种非生物胁迫的响应。非生物胁迫（例如盐胁迫）能够显著诱导植物体内BCAAs的积累，然而BCAAs在盐胁迫中的功能并不清楚， BCAAs响应盐胁迫的分子机制尚未解析。

2024年1月23日，海南大学罗杰教授领衔的代谢生物学团队在New Phytologist期刊在线发表题为OsBCAT2, a gene responsible for the degradation of branched-chain amino acids, positively regulates salt tolerance by promoting the synthesis of vitamin B5的研究论文，揭示了揭示支链氨基酸调控水稻盐胁迫耐受性的分子机制。

该研究鉴定到控制水稻BCAAs降解、维生素B5（Vitamin B5，VB5）合成的关键基因OsBCAT2（Branched-chain aminotransferase 2），揭示了OsBCAT2协同调控水稻营养品质和盐胁迫耐受性的分子机制，为优质的水稻新品种培育提供了重要基因资源。该研究表明，外源添加BCAAs和VB5能够增强盐胁迫的耐受性，而OsBCAT2是负责水稻BCAAs降解、以及下游代谢产物VB5合成的关键基因。盐胁迫下蛋白质的降解会导致植物细胞中BCAAs大量积累，盐通过诱导OsBCAT2的表达加速细胞内BCAAs的降解，增加下游产物VB5的合成，进而提高水稻对盐胁迫的耐受性（图1）。

图1. OsBCAT2调控水稻盐耐受性的模式图

综上所述，该研究鉴定到控制水稻BCAAs和VB5积累的关键基因OsBCAT2,揭示了BCAAs调控水稻盐胁迫响应的分子机制，为设计营养高抗的水稻品种培育提供可能性。

海南大学南繁学院（三亚南繁研究院）孙阳阳博士、周昱彤硕士（已毕业）、龙琦元博士为论文的共同第一作者，海南大学南繁学院金成研究员、罗杰教授为论文的共同通讯作者。德国马普研究所Alisdair R. Fernie教授也参与了该工作。该研究得到国家自然科学基金，海南省重点研发计划等项目资助。

论文链接：

http://doi.org/10.1111/nph.19551