SUMO 修饰作为影响蛋白质功能的关键修饰方式，广泛参与植物生长发育的调控过程。然而，其在种子油脂合成过程中的具体生物学功能尚未明确阐明。油脂不仅是种子储存能量的重要形式，更是人类营养供给与工业生产中不可或缺的关键原料。因此，精准调控种子油脂合成过程、提升种子含油量，已成为油料作物育种领域的核心研究方向之一。

 

    2025年12月11日，中国科学院遗传与发育生物学研究所胡赞民研究团队在Plant Communications期刊在线发表了题为SUMO-specific proteases SPF1 and SPF2 negatively regulate seed oil synthesis by mediating WRI1 deSUMOylation的研究论文（DOI:10.1016/j.xplc.2025.101672）。该研究首次揭示了SUMO蛋白酶SPF1和SPF2能够通过对油脂合成核心转录因子WRI1的去SUMO化修饰，动态调控其蛋白质稳定性，从而精准影响种子发育和油脂积累过程。这一发现为重要转录因子SUMO化及去SUMO化调控种子发育及油脂代谢提供了新视角，也为作物含油量的遗传改良提供了潜在靶点。

 

    SPF1或SPF2功能缺失使拟南芥种子变大且含油量显著上升。与野生型成熟种子含油量30.07%相比，spf1-1突变体含油量提升至34.36%，spf2-1突变体含油量提升至32.48%，而spf1-1 spf2-1双突变体含油量显著提升至36.54%，且种子也显著增大。这表明SPF1和SPF2是种子大小和油脂合成的关键负调控因子。转录组结果表明在spf1-1、spf2-1或spf1-1、spf2-1的突变体中，脂肪酸合成通路的关键基因如WRI1被激活。且SPF1和SPF2均可与WRI1直接互作，且是WRI1特异的SUMO蛋白酶。推测SPF1和SPF2是通过WRI1来发挥对油脂合成的调控作用。

 

    WRI1蛋白在体内外均可被SUMO1修饰，且该修饰能显著增强WRI1蛋白的稳定性。在WRI1蛋白的2个SUMO化位点中K257是影响油脂合成的重要功能位点。当K257位点突变后，WRI1的SUMO化水平大幅下降，蛋白稳定性降低，其促进种子发育和油脂合成的能力也严重受损。SUMO化WRI丰度在spf1-1、spf2-1或spf1-1、spf2-1的突变体中显著提升，是突变体种子油脂积累的重要原因。

 

    中国科学院遗传发育所已毕业博士刘潇为该论文第一作者（现在为崖州湾实验室博士后），中国科学院遗传发育所胡赞民研究员、范成明副研究员、郭徐鹏博士为该论文的共同通讯作者。中国科学院遗传发育所陈宇红高级工程师、柳霖坡博士、李双双博士、博士生赵静枝参与了此项研究。崖州湾国家实验室油菜创新团队首席科学家郭亮教授、青年科学家唐珊及新加坡南洋理工大学生物科学学院马威教授对此工作提供了帮助。本研究得到国家重大研究发展计划、国家自然科学基金、新加坡教育部基金以及亚洲现代农学研究所研发基金的资助。

 

SPF1和SPF2通过介导WRI1去SUMO化负向调控种子油合成的机制