中科院遗传发育所博士生以第一作者身份在Nature Communications上发文揭示水稻乙烯信号开关调控新机制

植物通过快速调控体内激素的水平和信号转导的开关应对变化的环境刺激。乙烯作为一种气态激素，在调节植物生长发育和环境适应性方面发挥着重要的作用。植物如何通过感知体内乙烯含量快速启动和关闭乙烯信号转导是一个重要的生物学问题。

中国科学院遗传与发育生物学研究所张劲松研究组以水稻乙烯信号转导为模型，利用水稻乙烯信号负调控组分OsCTR2在响应乙烯时快速发生的磷酸化变化作为信号激活和衰退的灵敏指标，发现MHZ3在调控OsCTR2磷酸化中起着重要作用。遗传学上，MHZ3和乙烯受体协同维持OsCTR2磷酸化。在空气中，MHZ3能与I类和II类乙烯受体(OsERS2和OsETR2)相互作用，稳定乙烯受体与OsCTR2的结合，从而维持OsCTR2的活性，抑制乙烯信号转导。乙烯处理会破坏MHZ3-受体-OsCTR2复合物内的结合，减少OsCTR2的磷酸化并启动下游信号。我们之前的研究报道表明，MHZ3也是水稻乙烯信号转导核心组分OsEIN2的稳定因子(Ma et.al., 2018)。本研究发现，MHZ3通过与乙烯受体互作，调控OsCTR2的磷酸化，从而参与乙烯信号的早期事件。总之，该研究阐明了MHZ3在乙烯信号转导通路中的双重角色，即在没有乙烯情况下MHZ3与乙烯受体互作促进OsCTR2磷酸化，抑制信号转导；而在乙烯存在下，MHZ3与 OsEIN2互作增强，稳定OsEIN2使乙烯信号转导处于激活状态。这项研究不仅为乙烯信号级联的早期事件提供了重要见解，还可能为其他信号通路提供参考的概念范式。

研究结果以“Membrane protein MHZ3 regulates the on-off switch of ethylene signaling in rice”为题于2024年7月16日在线发表于《Nature Communications》。张劲松研究组博士生李昕凯为论文第一作者，张劲松研究员、阴翠翠博士和Sainsbury Laboratory赵赫博士为共同通讯作者，该研究得到了陈受宜研究员的指导。华南农业大学马彪教授，福建农林大学卢龙博士参与了该项研究。这项研究得到了生物育种专项和国家自然科学基金资助。

图：MHZ3调节乙烯信号开关的工作模型

来源：中科院遗传发育所