安徽农业大学吴青青团队揭示非典型微蛋白BBX32调控出土幼苗抗光氧化的分子机制

当植物幼苗挣脱土壤的束缚，首次沐浴在阳光下时，会触发大规模的基因表达调控，进而实现由“黑暗向光明”的过渡。其中，迅速且精准地调控叶绿素合成以及叶绿体发育，防止光氧化损伤“隐形杀手”的侵害，是关乎出土幼苗生死攸关的问题（Zhong et al., 2014）。

作为出土幼苗变绿存活的核心转录因子，乙烯不敏感因子 3（EIN3）和光敏色素相互作用因子 （PIFs）的蛋白丰度与转录活性受到严格调控：一方面要快速被抑制，另一方面又不能完全被降解，出土幼苗是究竟如何解决这一两难困境的分子机制，尚不清楚。之前的研究表明，微蛋miP1a/BBX31 和 miP1b/BBX30 能够与PIFs/EIN3直接相互作用，破坏其四聚体结构，实现对这两类转录因子功能的快速抑制，快速启动出土后幼苗的形态建成转变（Wu et al., 2020）。鉴于BBX32与 miP1a/1b 具有较高的同源性，目前尚不清楚 BBX32 作为非典型微蛋白是否参与调控光信号通路，及其具体调控分子机制。

近日，安徽农业大学吴青青教授团队在Journal of Integrative Plant Biology上发表了题为BBX32 dampens E3 ligase activity to promote greening in emerging seedlings的研究论文，揭示了非典型微蛋白BBX32作为调控出土幼苗抗光氧化的分子开关。

微蛋白（microProtein）是一类进化上保守、具有单一结构域的小蛋白（分子量5-15 kD），通过其唯一的蛋白互作结构域识别其靶标蛋白，干扰或抑制靶标蛋白复合体的生物学功能，作为分子开关，动态且精确地调控靶标蛋白活性。在动物中，微蛋白广泛参与神经系统的发育与肿瘤发生等。近些年，植物微蛋白的调控作用受到越来越多的关注，包括幼苗形态建成、分生组织维持及分化、开花，株型调控等过程，为植物蛋白转录后调控研究开辟了全新方向 (Wu et al., 2022; Petri et al., 2025)。

该研究聚焦于一个非典型的微蛋白 BBX32，其在暗转光过程中显著上调。组成性表达 BBX32能通过同时抑制原叶绿素酸酯的积累以及黄化质体-叶绿体装置的分化过程，最终有效保护植物免受严重光漂白损伤。BBX32可直接与 EBF1/2 相互作用，破坏了SCFEBF1/2-EIN3/PIF3 E3 连接酶蛋白复合物的组装，进而抑制了 E3 连接酶活性，并严格控制 EIN3/PIF3 的蛋白稳定性。在土壤覆盖条件下，过表达BBX32在很大程度上挽救因 EBF1 过表达引起的变绿缺陷，且EIN3ox/bbx32 幼苗也能完全回补bbx32 突变体的变绿缺陷。生化和遗传证据均揭示了一种微蛋白新型调控范式：通过干扰 E3 连接酶与底物结合，来协调幼苗变绿过程的翻译后调控机制。

图1：BBX32-SCFEBF1/2-EIN3调控模块促进幼苗出土变绿

安徽农业大学生命科学学院吴青青教授为本文的通讯作者。安徽农业大学硕士研究生王康威，博士后孟云和硕士研究生田茜为论文的共同第一作者。实验工作得到安徽农业大学凌俊杰教授，何影讲师， 在读博士生吴家帅和已毕业硕士生周蓉的大力支持。特别感谢安徽农业大学江海洋教授对本研究给予的重要支持和指导，北京大学钟上威教授和浙江大学董杰研究员提供宝贵的质粒和种子材料，以及北京大学生命科学学院胡迎春老师在电子显微图像方面提供的专业技术支持。该研究得到国家自然科学基金、安徽省高校知名专家项目以及安徽农业大学启动基金等项目的资助。

课题组主要以拟南芥和玉米为研究对象，利用生物化学、细胞生物学、分子遗传学以及各类组学手段，围绕微蛋白调控植物生长发育与逆境应答展开研究。欢迎感兴趣的同学报考博士、硕士研究生，本课题组招聘博士后2-3名，待遇从优，欢迎加入。

参考文献：

Zhong, S., Shi, H., Xue, C., Wei, N., Guo, H., and Deng, X.W.(2014). Ethylene-orchestrated circuitry coordinates a seedling's response to soil cover and etiolated growth. PNAS.111:3913-3920.

Wu, Q.Q., Kuang, K.Y., Lyu, M.H., Zhao, Y., Li, Y., Li, J., Pan, Y., Shi, H., and Zhong, S.W.(2020). Allosteric deactivation of PIFs and EIN3 by microproteins in light control of plant development. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 117: 18858-18868.

Wu, Q.Q., Zhong, S.W., and Shi, H.(2022). MicroProteins: Dynamic and accurate regulation of protein activity. Journal of integrative plant biology 64, 812-820.

Petri, L., Van Humbeeck, A., Niu, H., Ter Waarbeek, C., Edwards, A., Chiurazzi, M.J., Vittozzi, Y., and Wenkel, S.(2025). Exploring the world of small proteins in plant biology and bioengineering. Trends in Genetics 41, 170-180.

Kangwei Wang#, Yun Meng#, Qian Tian#, Rong Zhou, Shi-an Wu, Jiashuai Wu, Shameen Sajid, Ying He, Junjie Ling, Haiyang Jiang and Qingqing Wu*BBX32 dampens E3 ligase activity to promote greening in emerging seedlings, Journal of Integrative Plant Biology, 2025, 13939.

论文链接：

https://doi.org/10.1111/jipb.13939