【科研进展】赵天永课题组发现调控种子活力新机制并创制耐储性显著提高的玉米育种新材料

近日，The Plant Journal在线发表题为“Maize PIMT2 repairs the damaged 3-METHYLCROTONYL COA CARBOXYLASE in mitochondria controlling seed vigor”的研究论文。

玉米种子在储藏过程中陈化变质及种子活力下降严重影响玉米品质和播种后的出苗率。在种子储藏过程中，蛋白质异天冬氨酸甲基转移酶（protein L-isoaspartyl methyltransferase，PIMT，EC 2.1.1.77）能够将异常的L-异天冬氨酰残基（L-isoAsp）转变为正常的L-天冬氨酸（L-Asp），在蛋白质损伤修复中发挥重要作用(Clarke, 2003; Oge et al., 2008)。植物中PIMT与种子活力密切相关，但PIMT修复的靶标蛋白及提高种子活力的作用途径仍知之甚少。

研究人员发现玉米ZmPIMT2基因突变后种子活力降低，过表达ZmPIMT2可显著提高玉米种子活力；发现ZmPIMT2定位于线粒体和叶绿体并鉴定到与ZmPIMT2在线粒体中互作的3-methylcrotonyl COA carboxylase subunit α (ZmMCCα)。ZmMCCα与线粒体能量代谢密切相关。进一步研究发现ZmMCCα蛋白质中至少存在4个天冬酰胺位点易发生损伤，过表达ZmPIMT2玉米种子在老化处理后ZmMCCα蛋白受损伤的程度降低。此外，此项工作发现了ZmPIMT2在种子发育成熟过程中受转录因子ZmVP1调控。

图ZmPIMT2通过修复ZmMCCα提高种子活力

西北农林科技大学青年教师张玉民为论文的第一作者，美国University of Kentucky大学Bruce Downie教授、Lynnette M. A. Dirk博士参与了该项研究工作。西北农林科技大学赵天永教授（https://sm.nwafu.edu.cn/szdw/js2/173932.htm）为论文通讯作者。该项研究得到国家自然科学基金的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16225

参考文献：

Clarke, S. (2003) Aging as war between chemical and biochemical processes: Protein methylation and the recognition of age-damaged proteins for repair. Ageing Res Rev2, 263-285.

Ding, G., Che, P., Ilarslan, H., Wurtele, E.S. and Nikolau, B.J. (2012) Genetic dissection of methylcrotonyl CoA carboxylase indicates a complex role for mitochondrial leucine catabolism during seed development and germination. Plant J70, 562-577.

Oge, L., Bourdais, G., Bove, J., Collet, B., Godin, B., Granier, F., Boutin, J.P., Job, D., Jullien, M. and Grappin, P. (2008) Protein Repair L-Isoaspartyl Methyltransferase1 Is Involved in Both Seed Longevity and Germination Vigor in Arabidopsis. Plant Cell20, 3022-3037.

编辑：黄海瀛

终审：王   存