Molecular Cell | 河南大学刘文成团队揭示活性氧调控植物茉莉酸响应新机制

植物一生都在与压力共处。当遭遇干旱、盐碱、极端温度或虫害侵袭时，植物会调节生长发育进程并启动防御或抗逆程序。其中，茉莉酸（JA）作为参与植物生长和应对胁迫的核心激素，能够快速激活免疫和抗逆基因表达、抑制生长、促进衰老，将有限资源重新分配至生存所需。然而，持续的抗逆会消耗大量能量，影响正常生长发育。因此，植物必须精确调控JA信号的"开"与"关"，这直接决定了植物在多变环境中的适应能力。

活性氧（ROS）尤其是过氧化氢（H2O2）作为信号分子在调控植物生长发育和逆境响应中发挥重要作用。然而，H2O2如何与JA信号"对话"、如何在分子层面精准调控激素响应从而提高植物的逆境适应性，我们目前知之甚少。

近日，河南大学生命科学学院/作物逆境适应与改良国家重点实验室刘文成教授团队在Molecular Cell杂志在线发表了题为H2O2 sulfenylates GRF8 to facilitate jasmonate signaling by relieving MYC2 inhibition in Arabidopsis的研究论文。该研究揭示了植物中ROS信号与JA激素信号交叉对话的全新分子机制：14-3-3蛋白GRF8作为"分子刹车"抑制植物的JA信号，而H2O2通过氧化修饰GRF8解除这一抑制，从而激活JA介导的叶片衰老和根生长抑制程序。

第一步，GRF8踩下“刹车”：抑制MYC2活性

作者发现grf6 grf8双突变体对JA抑制根生长和诱导叶片衰老表现出超敏感表型，而过表达GRF8则降低JA敏感性。机制上，GRF8直接结合JA通路核心转录因子MYC2，并抑制其对靶基因的转录激活。进一步研究发现，GRF8通过两种方式实现对MYC2的抑制：一是增强抑制性JAZ蛋白与MYC2的结合；二是干扰共激活子MED25与MYC2的相互作用。

第二步，H2O2松开“刹车”：氧化修饰GRF8的Cys-103位点

过去的氧化修饰蛋白质组学显示H2O2可直接修饰GRF8。体内和体外实验显示，H2O2能次磺酸化修饰GRF8蛋白的第103位半胱氨酸（Cys-103）。功能上，H2O2促进JA响应（根生长抑制、衰老加速、相关基因表达上调），而清除H2O2则抑制JA响应；这些效应在grf6 grf8突变体中显著减弱。更重要的是，Cys-103位点突变破坏了GRF8对MYC2的结合和抑制作用，正常的GRF8能够回补grf6 grf8对JA的超敏感表型，但GRF8-C103S不能。这些结果表明，H2O2通过氧化修饰GRF8的Cys-103位点，使其从MYC2上“松开”，从而释放MYC2活性。

第三步，正反馈放大信号：JA与H2O2互作闭环

进一步研究发现，JA处理后，grf6 grf8突变体中H2O2积累水平显著高于野生型，而myc2突变体中H2O2积累被抑制。这说明，JA一方面通过MYC2诱导H2O2产生，另一方面H2O2通过氧化修饰GRF8进一步激活MYC2，从而形成一个正反馈回路。这一回路可快速放大JA信号，加速叶片衰老和根生长抑制等生理过程。

图1. H2O2调控植物JA信号的机制模型。

综上所述，该研究提示GRF8蛋白可作为植物活性氧感受器发挥作用，首次将H2O2介导的氧化修饰与JA信号的“刹车释放”机制直接联系，揭示了一条不依赖于JAZ降解的、可逆的氧化还原调控路径。鉴于14-3-3家族及其Cys-103位点在植物中高度保守，这一机制可能具有广泛的生物学意义。未来通过基因编辑技术和合成生物学手段，有望实现对JA信号敏感度的精细调控，为作物抗病、衰老控制和逆境适应提供新靶点。

河南大学刘文成教授为本论文通讯作者，博士生宋如峰为第一作者。研究得到了国家自然科学基金、教育部高校青年教师科研能力支持、河南省杰青、河南大学生物学一流学科建设等项目的资助。河南大学宋纯鹏教授、武汉大学吕应堂教授、美国密歇根州立大学Gregg A. Howe教授、中科院精密测量院朱江研究员、湖南大学胡彦如教授、河南大学祝英方教授、华中师范大学任峰教授、海南大学袁红梅教授为本论文提供了重要指导、帮助或植物材料。

刘文成教授长期从事植物活性氧信号和逆境适应性机制研究，近年来部分研究成果包括：（1）H2O2氧化修饰烯醇化酶ENOLASE2增强植物低温抗性（Developmental Cell, 2022）；（2）H2O2氧化修饰色氨酸合成酶协调生长素、茉莉酸和脱落酸代谢，平衡植物生长、免疫和胁迫抗性（Cell Host Microbe, 2017; Molecular Plant, 2022）；（3）发现热激转录因子HSFA1b具有腺苷酸环化酶活性并通过产生cAMP抑制OST1蛋白激酶，H2O2氧化HSFA1b形成多聚体并入核，调控抗热基因表达和气孔运动（Molecular Plant, 2025）；（4）H2O2氧化修饰CYP77A4平衡脂肪酸代谢控制植物种子萌发（New Phytologist, 2023）；（5）发现中介体成员CycC1;1通过WRKY75负调控SOS1表达和植物耐盐，而ARF7/19通过识别SOS1编码区的特殊转录识别位点正调控SOS1表达和植物耐盐（Plant Cell, 2023; Developmental Cell, 2025）；（6）综述活性氧在植物中的作用和机制并提出规范书写活性氧化学符号的重要性（Nature Plants, 2026；JIPB, 2024）。

论文链接：

https://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765(26)00309-6