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责编 | 王一
杨柳科植物是典型的雌雄异株植物，雌性柳树对增温和干旱等非物胁迫较雄性柳树具有更强的耐受性。乙酸作为一种经济高效的可增强植物抗旱能力的外源添加剂已被广泛报道，添加适量的外源乙酸可以提高坡柳的抗旱能力。然而，乙酸是否对雌雄异株植物具有性别特异性差异影响及潜在的分子机制是什么？目前仍不清楚。
近日，四川大学生命科学学院张胜教授团队在The Plant Journal在线发表了题为Sexually dimorphic acetyl-CoA biosynthesis and utilization in response to drought and exogenous acetic acid的研究论文，该研究通过对外施乙酸后干旱胁迫下的雌雄坡柳 (Salix myrtillacea) 进行生理生化、蛋白组学、乙酰化蛋白组学及转基因等分析，揭示了坡柳对干旱和外源乙酸的性别差异响应的分子机制。
研究结果表明，雌性坡柳较雄性坡柳有更强的干旱耐受性，干旱下乙酸对雌性坡的生长促进作用强于雄性。蛋白组学分析发现，乙酸和乙酰辅酶A生物合成、三羧酸(TCA)循环、脂肪酸代谢和茉莉酸信号相关蛋白丰度在雄性坡柳中上调更多。然而，外源乙酸引起雄性坡柳内源乙酸的过量积累，并且抑制了乙酰辅酶A的生物合成和利用。相反，外源乙酸促进了雌性坡柳乙酰辅酶A的合成和利用，进一步增强其抗旱性，这可能决定了外源乙酸对雌性坡柳在干旱胁迫下的生长促进作用强于雄性。在杨树中过表达乙酰辅酶A合成酶基因(ACS)可通过重编程脂肪酸，上调赖氨酸乙酰化水平以增强植物的耐旱性，说明ACS衍生的乙酰辅酶A在干旱响应中发挥重要作用。
另一方面，赖氨酸乙酰化蛋白组学分析发现，干旱和外源乙酸诱导了雌雄坡柳在组蛋白、转录因子和代谢相关酶在赖氨酸乙酰化修饰的差异。外源乙酸可通过增加光合作用相关蛋白丰度，降低光合作用相关蛋白赖氨酸乙酰化水平来增强雄性坡柳的光合能力。而乙酸处理后干旱胁迫下的雌性坡柳在糖酵解、TCA循环和脂肪酸生物合成相关酶的高乙酰化，可作为一种适应细胞内高水平乙酰辅酶A生物合成和利用的负反馈调节。
综上，该研究表明乙酰辅酶A的生物合成和利用决定了坡柳对干旱和外源乙酸的性别差异响应，揭示了坡柳对干旱和外源乙酸的性别差异响应机制。研究结果为理解雌雄异株植物对环境胁迫的差异响应机制提供了参考。
图1. 雌雄坡柳乙酰-CoA生物合成和利用对干旱和外源乙酸的性别差异响应模式图。
四川大学生命科学学院博士研究生夏林超为该论文第一作者，张胜教授为该论文通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金、第二次青藏高原综合科学考察研究、西藏自治区科技重大专项、四川省科技计划及中央高校基本科研基金资助。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16901
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