北京林业大学薛华团队揭示种子老化调控新机制

植物科学最前沿 · 公众号 · · 2024-04-20 20:57

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种质资源是地球生命的基础，也是人类赖以生存和发展的根本。种子自成熟起便要经历老化过程，即活力的不可逆下降。即使在最佳储存条件下，这种劣变的发生依然不可避免。种子老化现象为农林业生产带来了巨大损失，也使得植物多样性保护面临严峻挑战。因此，如何优化种质资源保存方法、延长种子贮存时间是种子生物学领域的重点和难点，而对种子老化机制的深入理解正是解决这一问题的理论关键。

家榆等种子老化过程中存在典型的细胞程序性死亡（PCD）现象。其中，活性氧（ROS）引起的线粒体形态功能改变早于其他细胞器发生，是死亡早期的关键事件。电压依赖性阴离子通道（VDAC）是线粒体外膜上最为丰富的跨膜通道蛋白。在动物和植物中，VDAC均是线粒体途径细胞凋亡的重要元件。因此，探明VDAC门控调节机制对于阐述种子老化机理具有十分重要的意义。

近日，北京林业大学薛华团队在 Plant Physiology 在线发表了题为 Glutathionylation of a glycolytic enzyme promotes cell death and vigor loss during aging of elm seeds 的研究论文，揭示了谷胱甘肽化修饰介导的GAPDH-VDAC蛋白互作调控家榆种子细胞死亡的分子机制。

该研究发现，家榆种子老化过程中GAPDH1的半胱氨酸位点发生谷胱甘肽化修饰，与VDAC蛋白互作后引起线粒体膜通透性转变，导致促凋亡因子细胞色素c的释放，加速了细胞凋亡的发生。电感耦合等离子体质谱和生化方法分析表明，老化过程中游离的金属锌水平升高，引起胞内GSH含量增加，进而促进了GAPDH的谷胱甘肽化修饰。与上述结果一致的是，锌特异性螯合剂能显著延缓家榆、萝卜、辣椒和卷心菜等多种种子的老化进程。