随着全球变暖的日益加剧，高环境温度已成为维持作物生产力和确保粮食安全的严峻挑战。植物被迫适应更加高温的条件，因此迫切需要解析其与高环境温度下发育协调的内在机制。这种解析有助于预测全球变暖对作物生产力的影响，并有助于培育耐高温的作物品种。

    6月27日，中国科学院遗传与发育生物学研究所薛勇彪团队在New Phytologist 期刊在线发表了题为“N-terminal acetylation orchestrates glycolate-mediated ROS homeostasis to promote rice thermoresponsive growth”的研究论文（DOI: 10.1111/nph.19928），该研究结果揭示了N端乙酰化通过调节乙醇酸介导的ROS稳态促进水稻的热响应生长。

    研究团队通过人工诱变和遗传学筛选，获得了一个在北京夏季（高环境温度）种植时较海南冬季（低环境温度）在生长发育上存在显著缺陷的水稻突变体thermotolerant growth required2 (togr2)。基因克隆显示该基因编码水稻中蛋白N端乙酰转移酶A（NatA）的辅助亚基OsNAA15。进一步利用多种研究手段解析了OsNAA15通过温度依赖的可变剪接产生两种蛋白变体OsNAA15.1和OsNAA15.2，其中的OsNAA15.1能与催化亚基OsNAA10形成有功能的NatA复合体，促进高环境温度诱导的N端乙酰化蛋白组变化。随后，研究人员还通过蛋白修饰组分析和体内酶活实验，确定了过氧化氢生物合成途径的关键酶乙醇酸氧化酶（GLO1和 GLO5）是高环境温度下NatA的主要底物。N端乙酰化修饰作为泛素—蛋白酶体系统降解的信号，调控了GLO1/5的蛋白含量以及H₂O₂的生物合成。最终，高环境温度下的H₂O₂含量下降解除了其对生长发育的抑制作用，促进了植物的热响应生长。

    综上所述，该研究揭示了N端乙酰化在温度响应中的关键作用，通过整合温度敏感的可变剪接方式和ROS稳态来促进植物的热响应生长，并为培育具有气候适应能力的作物提供了若干分子靶点。薛勇彪组博士研究生李雪婷、已毕业博士生唐华山和工程师徐婷为共同第一作者，薛勇彪研究员和国家生物信息中心助理研究员张碧瑶为共同通讯作者，该研究得到了中国科学院先导专项和国家自然科学基金的资助。

 

图：N端乙酰化通过调节乙醇酸介导的ROS稳态促进水稻的热响应生长