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王国栋研究组在植物NAD补救合成途径解析和进化研究方面取得新进展

  NAD (尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸) 作为电子传递载体(辅酶)参与众多的氧化还原反应而为广大研究人员所熟知。在植物NAD补救合成途径中,都存在尼克酸(nicotinate,NA)和多种NA的衍生物(糖基化,甲基化等),但迄今为止,关于NA衍生物在植物代谢中的分子机制及其生理功能尚未有报道。

 

  王国栋研究组组首先利用色质联用技术发现拟南芥中NA的糖基化修饰发生在NA的N-位或者O-位,并且O-位糖基化分布呈现十字花科特异性。进一步利用基因表达-酶活关联分析,在糖基转移酶家族1中(共有106个成员)发现并功能鉴定三个NA糖基转移酶,包括一个NAOGT(UGT74F2,之前报道是水杨酸糖基转移酶)和两个NANGT(UGT76C4和UGT76C5)。拟南芥UGT74F2的突变体(ugt74f2-1)比野生型积累更高浓度的游离NA,这与ugt74f2-1在各种逆境条件下的种子萌发率呈负相关,同时ugt74f2-1种子萌发率下降与水杨酸的积累无关;过表达UGT74F2能够完全互补ugt74f2-1的种子萌发缺陷。这些发现结合全面的化学分析表明,NA的O-位糖基化修饰可能保护植物细胞免受种子萌发过程中NA过度积累所造成的毒害。综合NAD补救合成途径参与基因的进化树分析,结果表明NAOGT活性是在十字花科植物进化过程中才逐渐获得,NAOGT活性的获得为植物适应环境提供选择优势。该研究同时为进一步研究植物中其它NA衍生物的生物学功能奠定了基础。

 

  该研究成果于2015年6月26日在线发表于The Plant Cell(DOI:10.1105/tpc.15.00223)上。王国栋研究组的博士生李伟为该文章的第一编辑。该项目得到了国家自然科学基金委、科技部973项目和植物基因组学国家重点实验室的资助。

 

 

  

   十字花科新进化获得的NAOGT保护非生物逆境条件下的种子萌发。

 
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