湖北大学研究生，湖北大学研究生院
表皮蜡质是覆盖在植物表面的一层疏水性脂类化合物，主要由超长链脂肪酸 （very-long-chain fatty acid, VLCFAs） 及其衍生物组成。作为植物和环境之间的最外层屏障，蜡质层在植物适应外界生物和非生物胁迫方面起着重要作用。
β-酮脂酰辅酶A合成酶 （KCS） 是脂肪酸延伸复合酶体 （Fatty Acid Elongase, FAE） 中的成员，决定催化底物的特异性，是FAE复合体中决定合成不同链长VLCFAs的限速酶。拟南芥KCS家族包含21个成员，根据是否具有催化活性分为两种类型。一类KCS家族成员具有FAE活性 （包含α, β, γ, δ和ε分支） ，负责VLCFAs的催化合成，其中KCS6是参与表皮蜡质合成的关键酶。另一类KCS家族成员缺乏FAE酶活性 （包含ε, η和θ分支） ，目前这类KCS在植物中如何行使功能仍不清楚，有待阐明。
近日，湖北大学生命科学学院吕世友/赵华燕团队在The Plant Cell上在线发表了题为An ancestral role for 3-KETOACYL-COA SYNTHASE3 as a negative regulator of plant cuticular wax synthesis的研究论文，揭示了缺乏FAE酶活性类KCS家族成员KCS3作为一个负调节因子，与KCS6协同精细调控植物蜡质合成的新机制。
本研究首先通过构建缺乏FAE酶活性类KCS家族成员θ分支KCS3、KCS12和KCS19在拟南芥中的过表达株系，明确了KCS3过表达能够显著抑制蜡质的合成。进一步通过遗传、异源表达分析以及荧光素酶互补成像检测和分裂泛素化酵母双杂交等实验技术手段，解释了KCS3与KCS6之间的互作是通过影响KCS6与其他FAE复合体成员的结合来抑制KCS6的活性，从而负调节蜡质合成的分子机制，并证实该机制在古老的陆生植物苔藓中就已存在，阐明了KCS3-KCS6调控模块在植物进化过程中的保守性。此外，该研究还发现KCS3-KCS6调控模块对维持干旱条件下的蜡质稳态起着重要作用，暗示KCS3-KCS6模块精细调控蜡质合成的分子机制在陆生植物适应性进化过程中的重要基础功能。
KCS3-KCS6模块精细调控植物表皮蜡质合成的模式图
湖北大学生命科学学院的赵华燕教授和吕世友教授为该论文的共同通讯作者，在读博士生黄浩东和山东师范大学生命科学学院讲师杨贤鹏为该论文的共同第一作者。湖北大学生命科学学院博士后冯涛、吴攀和陈则希、硕士生郑明吕和杨卓、北京林业大学博士生王广超也参与了本研究。该研究还得到了湖北大学刘莉教授和杨平仿教授以及亚利桑那大学Matthew Jenks教授的支持。该研究也得到了国家自然科学基金和湖北大学人才专项基金的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plcell/koad051
湖北大学研究生(湖北大学研究生院)
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