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2018年7月20日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)王濤、董江麗教授團(tuán)隊(duì)和我所李付廣研究員團(tuán)隊(duì)合作，揭示了陸地棉組蛋白H2B單泛素化酶GhHUB2通過泛素-26S蛋白酶體途徑調(diào)控棉花纖維發(fā)育的分子機(jī)制，首次發(fā)現(xiàn)植物中HUB2具有多聚泛素化修飾底物的功能。研究論文“GhHUB2, a ubiquitin ligase, is involved in cotton fiber development”在《實(shí)驗(yàn)植物學(xué)（Journal of Experimental Botany）》上在線發(fā)表。

　　棉花纖維是重要的天然紡織原料。隨著人們對(duì)高品質(zhì)纖維需求的增加和紡織工藝的改進(jìn)，挖掘控制纖維性狀的基因，深入研究棉花纖維發(fā)育的分子機(jī)制，對(duì)于實(shí)現(xiàn)棉花纖維品質(zhì)改良具有重要意義。組蛋白H2B單泛素化酶HUB2被報(bào)道可以通過表觀遺傳修飾，調(diào)控植物的發(fā)育及對(duì)生物脅迫和非生物脅迫的耐受性。該研究克隆得到了陸地棉GhHUB2基因，并通過遺傳學(xué)手段證明GhHUB2能夠通過調(diào)控組蛋白H2B單泛素化（H2Bub1）水平，影響植物開花時(shí)間。通過構(gòu)建GhHUB2的超表達(dá)株系和RNAi干擾株系材料，研究人員發(fā)現(xiàn)，GhHUB2能夠促進(jìn)棉花纖維的增長和纖維次生壁的增厚。超表達(dá)株系中，纖維長度、細(xì)胞壁厚度以及纖維素和木質(zhì)素的含量、纖維強(qiáng)度相對(duì)于對(duì)照均顯著提高；相反，干擾株系中相關(guān)指數(shù)顯著降低。

結(jié)合分子生物學(xué)與生物化學(xué)手段，研究人員發(fā)現(xiàn)GhHUB2能夠與纖維發(fā)育負(fù)調(diào)控因子GhKNL1在細(xì)胞核相互作用。GhHUB2可以多聚泛素化修飾GhKNL1蛋白，并促進(jìn)GhKNL1通過泛素-26S蛋白酶體途徑降解。與此對(duì)應(yīng)，GhHUB2超表達(dá)棉花纖維中，GhKNL1蛋白積累減少，而干擾株系中GhKNL1蛋白積累增加。纖維中GhHUB2對(duì)GhKNL1降解的促進(jìn)，解除了GhKNL1對(duì)下游參與纖維伸長和次生壁合成基因的轉(zhuǎn)錄抑制，提高了相關(guān)基因的表達(dá)，從而調(diào)控纖維的發(fā)育。本研究為泛素-26S蛋白酶體途徑調(diào)控纖維發(fā)育提供了直接證據(jù)，同時(shí)首次報(bào)道了植物中HUB2具有參與蛋白泛素化降解調(diào)控的功能，與酵母和哺乳動(dòng)物中HUB2參與蛋白多聚泛素化修飾的報(bào)道相呼應(yīng)。

　　中國農(nóng)大博士生馮浩為論文第一作者。中國農(nóng)大董江麗教授和我所張雪妍副研究員為共同通訊作者。該研究得到了轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)（2016ZX08005-003）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0101006）及農(nóng)業(yè)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室校外專家研究項(xiàng)目（2018SKLAB6-17）的資助和支持。