中國農業大學研究團隊發現內質網訊號肽酶Mn6在玉米籽粒發育過程中起關鍵作用

責編 | 奕梵

玉米籽粒發育過程中基因表達與生理過程密切相關，研究玉米籽粒發育的分子機制有助於指導分子育種。內質網I型訊號肽酶是一種重要的、保守的酶，其在蛋白質的成熟過程中透過切割前蛋白質的訊號肽區域而促使其成為成熟的分泌型蛋白，從而發揮關鍵作用。這種酶的缺失將導致生物膜中未裂解蛋白的積累和細胞死忙。然而，內質網I型訊號肽酶在植物中的功能和底物尚未見報道。

近日，Plant Physiology線上發表了來自中國農業大學研究團隊題為Miniature Seed6, Encoding an Endoplasmic Reticulum Signal Peptidase, is Critical in Seed Development的研究論文，報道了內質網訊號肽酶Mn6在玉米籽粒發育過程中的重要作用。

該研究透過EMS誘變獲得了一個玉米的小粒突變體miniature seed6 (mn6)。mn6突變體表現胚乳發育不良, 胚乳大小嚴重縮小。透過圖位克隆、等位測驗、功能互補驗證和蛋白水平的檢測確認該突變體由Mn6 基因突變造成。透過進化樹分析，活性位點分析和亞細胞定位結果表明Mn6 編碼的蛋白為內質網I型訊號肽酶 (ZmSigp1) ，其中Mn6中的Gly102 (box E) 位點對其酶活至關重要。質譜和免疫沉澱分析顯示，Mn6主要參與加工碳水化合物合成相關蛋白，其中包括在胚乳轉移層（BETL）特異表達的細胞壁轉化酶miniature seed1 (Mn1) 。在mn6突變體中，Mn1的RNA和蛋白表達水平均顯著下調。由於胚乳轉移層的細胞壁轉化酶活性顯著降低，導致mn6突變體胚乳發育出現明顯缺陷。這些結果表明，Mn1在Mn6作用下的加工成熟可能是籽粒灌漿和玉米發育的關鍵步驟。

中國農業大學植物生理生化國家重點實驗室、國家玉米改良中心博士後易飛（現中國農業大學農學院副教授）為第一作者，植物生理生化國家重點實驗室、國家玉米改良中心宋偉彬副教授為本文的通訊作者。本研究得到了賴錦盛教授和郭巖教授的大力支援，同時也得到了國家重點研發計劃，國家自然科學基因和全國博士後科學基金的資助。

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論文連結：

https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiaa060/6041597