中科院遗传所****Plant Cell发表新成果

六月二十六日，国际植物学领域著名期刊《Plant Cell》在线发表了中科院遗传与发育生物学研究所“****”学者王国栋研究员带领的一项最新研究成果。这项研究功能性地确定了拟南芥NAGTs的三个编码基因。这些研究结果清楚地表明，NAOG——特异性地发生在十字花科植物中，在拟南芥非生物胁迫条件下的种子萌发过程中，起着重要的作用。

　　

生物通报道：在所有植物物种中，NAD是氧化还原反应中一个常见的电子载体，可以被几种NAD消耗酶所降解。为了维持NAD的体内平衡，陆生植物（从藓类植物到开花植物）进化出Preiss-Handler途径用于烟酰胺（NIM）的再利用。伴随着NA在Preiss-Handler途径中的发生，各种NA修改系统（无论是糖基化还是甲基化）都被建立起来。然而，NA修饰的生理功能长期以来是被忽视的。

六月二十六日，国际植物学领域著名期刊《Plant Cell》在线发表了中科院遗传与发育生物学研究所“****”学者王国栋研究员带领的一项最新研究成果“Nicotinate O-Glucosylation Is an Evolutionarily Metabolic Trait Important for Seed Germination under Stress Conditions in Arabidopsis thaliana”。这项研究功能性地确定了拟南芥NAGTs的三个编码基因。这些研究结果清楚地表明，NAOG——特异性地发生在十字花科植物中，在拟南芥非生物胁迫条件下的种子萌发过程中，起着重要的作用。延伸阅读：遗传所储成才《Plant Cell》发表植物生理新成果。

本文通讯作者王国栋研究员，1996年毕业于南开大学化学系，1999年获中科院上海药物研究所有机化学硕士学位，2003年获中科院上海植物生理生态研究所植物分子遗传学博士学位，2003年11月至2006年12月，在美国密歇根大学从事博士后研究，2006年底至2009年5月，在美国Samuel Roberts Noble Foundation 继续从事植物次生代谢研究。2009年六月，入选中国科学院“****”，中科院遗传发育所研究员。该研究小组的主要研究方向是，综合基因组学，代谢组学和传统的分子和生化技术去探索植物中未知代谢途径，克隆，功能鉴定代谢途径中的酶和酶学机理；研究植物重要代谢途径的调控及其与植物重要农业性状的关系。其研究成果曾发表在PNAS、Plant J、Nat. Biotechnol、Plant Physiol等国际学术期刊。

烟酸（nicotinate，NA）的糖基化，是NAD补救途径的一个关键中间体，广泛地发生在陆生植物中。然而，NA糖基化在植物中的生理功能，仍然没有得以很好的理解，到目前为止还没有报道过NA糖基转移酶的编码基因。在拟南芥中，NA糖基化发生在NA分子的N或O位置，O-糖基化似乎是十字花科植物所特有的。

在这项研究中，研究人员利用基因-酶相关性，集中于家族1糖基转移酶（GTs; EC 2.4），鉴定并表征了三个拟南芥GTs，它们可能参与NA糖基化。其中包括一个NAOGT（UGT74F2；先前被确定为水杨酸糖基转移酶）和两个NANGTs（UGT76C4和UGT76C5）。与野生型相比，UGT74F2的拟南芥突变体会积累更高水平的自由NA，而不是水杨酸，这与各种非生物胁迫条件下的种子发芽率呈负相关。

ugt74f2-1突变体的发芽缺陷，可通过UGT74F2的过表达而充分补充。这些观察结果，连同全面的化学分析表明，NA糖基化能够在种子萌发过程中保护植物细胞免受NA积累过多的毒性影响。结合系统发育分析，这些研究结果表明，NAOGTs最近出现在十字花科植物中，可能提供一个适合度的益处。另外，本研究也对UGT74F2在拟南芥中的多功能性，进行了研究和探讨。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Nicotinate O-Glucosylation Is an Evolutionarily Metabolic Trait Important for Seed Germination under Stress Conditions in Arabidopsis thaliana
Abstract: The glycosylation of nicotinate (NA), a key intermediate of the NAD salvage pathway, occurs widely in land plants. However, the physiological function of NA glycosylation is not well understood in planta, and no gene encoding NA glycosyltransferase has been reported to date. NA glycosylation in Arabidopsis thaliana occurs at either the N- or the O-position of the NA molecule, and O-glucosylation appears to be unique to the Brassicaceae. Using gene-enzyme correlations focused on Family 1 glycosyltransferases (GTs; EC 2.4), we identified and characterized three Arabidopsis GTs, which are likely involved in NA glycosylation. These include one NAOGT (UGT74F2; previously identified as a salicylic acid glycosyltransferases) and two NANGTs (UGT76C4 and UGT76C5). Arabidopsis mutants of UGT74F2 accumulate higher levels of free NA, but not salicylic acid, than that of the wild type, and this inversely correlated with seed germination rates under various abiotic stresses. The germination defect of the ugt74f2-1 mutant could be fully complemented by overexpression of UGT74F2. These observations, together with comprehensive chemical analysis, suggest that NA glycosylation may function to protect plant cells from the toxicity of NA overaccumulation during seed germination. Combined with phylogenetic analysis, our results suggest that NAOGTs arose recently in the Brassicaceae family and may provide a fitness benefit. The multifunctionality of UGT74F2 in Arabidopsis is also investigated and discussed.