陕西
责编 | 王一
茉莉酸（JA）信号在植物生长发育和逆境防御中起着关键作用，其中植物对茉莉酸信号的正常响应也是花器官（水稻小穗）发育的必要条件之一。精氨酸甲基化是蛋白质一种重要的翻译后修饰，它可以在不改变氨基酸序列的情况下改变蛋白质的理化性质，从而调控植物的生长发育。目前，精氨酸甲基化修饰在茉莉酸信号途径中所起的作用及其对小穗发育的调控机制尚不清楚。
2024年5月3日，万建民院士领衔的中国农业科学院作物科学研究所和南京农业大学的科研团队合作在国际著名期刊Molecular Plant在线发表了题为OsPRMT6a-mediated arginine methylation of OsJAZ1 regulates jasmonate signaling and spikelet development in rice的研究论文，系统阐明了OsPRMT6a介导的OsJAZ1精氨酸甲基化调控茉莉酸信号以及水稻小穗发育的分子机制。
利用 CRISPR/Cas9 技术获得了两个 OsPRMT6a 功能丧失突变体，均表现出异常的小穗结构。研究发现OsPRMT6a可以甲基化JA信号抑制子OsJAZ1和OsJAZ7的精氨酸残基。在茉莉酸存在的情况下，OsJAZ1的精氨酸甲基化可以增强OsJAZ1与茉莉酸受体 OsCOI1a和OsCOI1b的亲和力，随后促进SCF OsCOI1a/OsCOI1b 复合物对OsJAZ1的泛素化以及26S蛋白酶体对泛素化OsJAZ1的降解。这个过程最终释放出茉莉酸信号通路中的核心转录因子OsMYC2，以激活或抑制JA响应基因，从而维持正常的植物（小穗）发育。然而，在osprmt6a突变体中，OsJAZ1精氨酸甲基化的减少阻碍了OsJAZ1和OsCOI1a/OsCOI1b之间的相互作用，进而导致OsJAZ1蛋白变得稳定，从而抑制茉莉酸信号转导，最终导致小穗异常结构的形成。
该研究还发现茉莉酸信号以OsMYC2依赖性方式降低OsPRMT6a的转录水平，从而建立了茉莉酸信号的负反馈调节环。此外，研究证实OsPRMT6a介导的OsJAZ1精氨酸甲基化可能作为调节茉莉酸信号传导的开关，以在高温等恶劣环境条件下维持正常的小穗发育。
综上所述，该研究建立了精氨酸甲基化和茉莉酸信号通路之间的分子联系，揭示了OsPRMT6a介导的OsJAZ1精氨酸甲基化调控茉莉酸信号以及水稻小穗发育的分子机制。
中国农业科学院作物科学研究所董坤博士、吴赴清副研究员和南京农业大学博士生程思祁为论文的共同第一作者，万建民院士、程治军研究员和林启冰研究员为本文的通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.molp.2024.04.014
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