Molecular Plant-课题组研究揭示AELs激酶介导的磷酸化调控独脚金内酯信号与分枝

独脚金内酯（strigolactone，SLs）作为新型植物激素在调控植物株型发育和产量方面发挥重要作用。通过对分枝异常植物突变体的研究及相关基因克隆，目前已对SLs生物合成和信号转导途径有了许多了解，但蛋白质翻译后修饰特别是磷酸化如何参与SLs作用，以及对SLs功能执行最核心的转录抑制子SMXL6/7/8蛋白的调控机理仍不清楚，SLs信号启动和静默状态时SMXLs蛋白如何响应和招募也未被揭示。

近日，课题组在Molecular Plant上发表了题为”Plant-specific casein kinases phosphorylate and stabilize SMXL6/7/8 to suppress strigolactone signaling and promote shoot branching”的研究论文，揭示了植物特异性I型酪蛋白激酶AELs通过磷酸化SMXL6/7/8，抑制其与E3泛素连接酶MAX2的互作及独脚金内酯（strigolactone，SLs）诱导的泛素化修饰，从而增强SMXLs蛋白稳定性并促进植物分枝形成。研究证明了蛋白磷酸化修饰在SMXLs蛋白积累及SLs信号中的关键调控作用，为阐明SLs信号转导调控网络及作用机制提供了重要线索。

研究揭示AELs通过磷酸化和稳定SMXL6/7/8来抑制独脚金内酯（SL）信号传导并促进分枝。在正常条件下（低 SLs，左图）：AELs 通过磷酸化维持 SMXL6/7/8 的基础功能，防止其与MAX2结合并被降解，从而抑制 BRC1 或叶发育相关基因的表达，这些基因与TPL/SPL共抑制因子共同作用，维持植物正常的分枝和叶片形状。在环境刺激或养分缺乏条件下（高 SLs，右图）：增加的SLs抑制了AELs和SMXL6/7/8之间的相互作用，非磷酸化的SMXL被MAX2招募至D14-MAX2-SMXL复合体，并在RGKT序列处被泛素化以进行降解，这触发了SL信号传导并促进BRC1和叶发育相关基因的转录。同时，SLs抑制AELs的转录，最终降低其蛋白水平，进一步放大SLs的作用。

该研究揭示了蛋白质磷酸化在调节SLs信号传导和作用中的重要性，阐明了AELs通过磷酸化SMXL6/7/8使其在活性和非活性形式之间转换来微调SL信号传导的分子机制。不仅完善了SLs调控的分枝信号，也为SMXLs蛋白的多效性功能提供了修饰靶点，为其他作物开展株型改良提供了重要线索。

上海交通大学农业与生物学院博士生苏鑫为论文第一作者，上海交通大学农业与生物学院/广东省高等学校未来作物精准育种基础研究卓越中心、岭南现代农业科学与技术广东省实验室、华南农业大学农学院薛红卫为通讯作者。感谢中国科学院遗传与发育生物学研究所/崖州湾国家实验室李家洋课题组赠送的smxl678突变体材料。研究得到了国家自然科学基金的资助。