s-酰基化和核定位的B-LIKE4蛋白通过稳定GIGANTEA来调节盐胁迫下拟南芥的开花时间

对于植物来说，极端的生长条件，如光、温度、水分和养分是自然选择的主要驱动因素。然而，根据环境压力的动态变化，植物会提前或者延迟开花，以最大限度地提高休眠结构（种子）的产量，这些休眠结构能够在长时间的逆境中存活下来，并最终重新启动一个生命周期。水分和养分匮乏通常会导致植物提前开花，而盐胁迫则使植物延迟开花。

2022年9月23日，来自韩国建国大学生物医学科学与工程系的Dae-Jin Yun教授团队在The Plant Cell杂志上发表了题为“S-acylated and nucleus-localized SALT OVERLY SENSITIVE3/CALCINEURIN B-LIKE4 stabilizes GIGANTEA to regulate Arabidopsis flowering time under salt stress”的研究论文，该研究揭示了盐胁迫和逆境下花期适应性启动的分子网络的密切联系，同时还揭示了一种新的转录机制。

此前，作者已经证明，GIGANTEA（GI）能够促进LD光周期依赖性植物的开花，也可以通过隔绝SOS2来抑制SOS通路的活性。在盐胁迫下，GI-SOS2复合体解离，GI降解导致延迟开花。在常规生长条件下，sos1-1，sos2-2，sos3-1突变体与野生型（WT）一样开花。盐胁迫延迟了WT和sos1-1的开花时间，而sos2-2突变体延迟的程度较小。与其他基因型相比，在盐胁迫下，sos3-1突变体的开花时间进一步延迟。研究发现盐胁迫改变了CO转录本光周期，促进了CO转录本在黄昏和夜间的增加。在对照条件下，sos3-1突变体的CO和FT转录水平与WT一致，但盐处理降低了夜间的CO转录水平，导致FT转录水平降低（图一）。

与WT和表达核-细胞质proGI:GI-GFP作为对照的转基因植物相比，仅表达融合细胞核定位信号的重组GI蛋白的转基因植物开花时间提前，盐胁迫加剧了GI-NES植株的晚开花，与突变体gi-2相似。在盐胁迫下，核-细胞质GI-GFP和非细胞核GI-NES蛋白丰度都下降，而核区域GI-NLS抗降解。亚细胞分离结果表明，盐胁迫降低了GI-GFP在胞质中的含量（图二）。盐诱导的细胞质GI的降解在所有系中都被发现，而细胞核中GI的降解只在sos3-1 GI-HA系中被发现，这一结果表明，在盐胁迫下，GI蛋白在细胞核内的稳定需要SOS3（图二）。

图一：SOS3通过CO/FT途径控制盐胁迫下的开花时间

图二：GI核组分的稳定性控制开花时间

接下来，作者测试了含盐量是否会影响SOS3与GI之间的相互作用，co-IP显示了GI-HA和SOS3-MYC的相互作用。100mMNaCl和3mM钙离子处理增强了这种相互作用，而EGTA抑制了这种相互作用。此外，与钙离子结合的EF-hand基序中缺失三个氨基酸的突变蛋白SOS3-1未能与GI相互作用（图三）。

图三：SOS3与GI的盐和Ca2+依赖性相互作用

最后，BIFC 证明FKF1和SOS3蛋白在细胞质和细胞核中结合在一起。SOS3在常规和生理盐水条件下都降低了GI和FKF1的水平。接下来，标记蛋白GI-HA、FKF1-MYC和SOS3-FLAG在本氏烟草叶片中共表达并进行co-IP。与gi突变体相似，fkf1突变体表现出延迟开花，与盐处理无关。然而，与对GI含量的影响相比，含盐量对FKF1蛋白含量的影响较小。这些结果表明SOS分别和GI和FKF1相互作用（图四）。

图四：SOS3与FKF1相互作用

综上所述，SOS3与这些蛋白质相互作用的证据表明，SOS3可能存在于调控CO转录的转录复合体中。S-酰化使SOS3核易位与GI-FKF1复合体结合，从而控制盐胁迫下CO的表达，从而影响开花时间。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koac289

数据来源 : 植物生物技术Pbj