燕麦AsCAT1基因的分离鉴定及其在植物非生物胁迫响应中的关键作用

为解决植物如何应对氧化胁迫这一科学问题，研究人员首次从燕麦(Avena sativa L.)中分离鉴定了催化酶基因AsCAT1。研究发现该基因编码的492个氨基酸蛋白具有过氧化物酶体定位信号(PTS1)，其表达能增强细菌对盐、渗透压等胁迫的耐受性，且在叶片中高表达并受多重胁迫诱导。该研究为单子叶植物抗氧化机制提供了新见解。

　　

在真核生物抵抗氧化应激的防御体系中，过氧化氢酶(catalase, CAT)扮演着核心角色。这类广泛存在于生物界的蛋白质通过调控过氧化氢(H₂O₂)的分解，精确指挥着植物应对生物与非生物胁迫的防御交响曲。

科研团队首次从燕麦(Avena sativa L.)基因组中成功捕获了名为AsCAT1的CAT基因家族新成员。系统进化分析显示，这个编码492个氨基酸的蛋白质与亚家族1的CAT成员们保持着高度"亲缘关系"。更有趣的是，其C端携带的过氧化物酶体靶向信号(PTS1)，如同分子邮政编码般指引蛋白质精准定位于过氧化物酶体。

实验证实AsCAT1蛋白的催化活性可被多种阳离子激活，当其在细菌细胞中表达时，竟能让这些微生物获得对抗氯化钠(NaCl)、山梨醇和氯化锂(LiCl)等环境胁迫的"超能力"。组织表达谱揭示该基因在叶片中高调表达，而在根部保持低调——这与单子叶植物的经典表达模式不谋而合。

最令人振奋的是，当植物遭遇激素、渗透压、盐分或重金属等胁迫时，AsCAT1基因会立即"拉响警报"上调表达。这些发现强烈暗示，AsCAT1可能是燕麦适应环境挑战的"分子盾牌"，为解析单子叶植物特别是燕麦的抗氧化机制打开了新窗口。