王晓峰教授团队揭示番茄BR信号路径SlBIN2s-SlBIML1模块调控番茄开花期的分子机制

近日，我室王晓峰教授科研团队在《Plant Physiology》期刊在线发表了题为“Phosphorylation of the transcription factor SlBIML1 by SlBIN2 kinases delays flowering in tomato”的研究论文。该研究揭示了油菜素甾醇BR信号关键负调控组分SlBIN2s通过磷酸化作用增强G2-LIKE转录因子SlBIML1蛋白稳定性和转录活性，从而延缓番茄生长发育和延迟开花的分子机制。

该研究通过在番茄上过表达和敲除糖原合酶激酶（GSK3-LIKE）家族成员SlBIN2s，验证了SlBIN2s在调控番茄BR信号转导中发挥负调控作用。与此相应，还发现SlBIN2s过表达导致番茄生长发育延缓和开花时间延迟，而单突变和双突变系的生长发育加快和开花时间提前。SlBIN2s三重突变系的BR信号过度增强，而使生长受到抑制。这些结果表明，SlBIN2s是通过延长番茄的生长发育期而不是调节开花节位来调控开花时间（图1）。

图1：糖原合酶激酶SlBIN2负调控番茄BR信号和开花期

酵母双杂交、BiFC、PULL-DOWN及交互磷酸化等实验表明，SlBIN2s和G2-LIKE家族转录因子SlBIML1相互作用，并发生磷酸化。SlBIN2s的磷酸化作用显著增加了SlBIML1的蛋白稳定性。质谱分析发现SlBIN2s主要磷酸化SlBIML1的Ser136、Ser262、Thr266和Thr280氨基酸位点。将上述氨基酸残基突变为模拟非磷酸化形式的丙氨酸，发现这四个磷酸化位点对于SlBIML1的蛋白稳定性十分重要，其中Thr266和Thr280位点突变以后还会影响SlBIML1的转录活性。通过观察自身启动子驱动的SlBIML1位点突变回补转基因植株的表型，发现Thr266和Thr280位点对于SlBIML1的蛋白功能完整性十分重要，其中Thr280位点的功能更加保守（图2）。

图2：SlBIN2s 磷酸化转录因子SlBIML1增加蛋白稳定性

综上所述，SlBIN2s功能冗余地负调控番茄中的BR信号，并通过对SlBIML1的特异氨基酸位点的磷酸化，来调控SlBIML1蛋白在植物体内的稳定性和转录活性，从而以SlBIN2s-SlBIML1模块的形式协同参与番茄生长发育的调控过程（图3）。这些结果为BR信号介导的番茄发育时期和开花期调控网络增加了新的知识，丰富了BR信号转导的下游转导路径，为番茄BR路径的分子育种提供理论依据。

图3：番茄SlBIN2s-SlBIML1模块协同调控生长发育和开花期

王晓峰教授和汪淑芬博士为论文通讯作者，已毕业博士生张斯威、邓瑞、刘建伟为论文共同第一作者。