玉米去泛素化酶ZmUBP5调控籽粒发育的分子机制与功能解析

本研究针对玉米籽粒发育中泛素化修饰的调控机制展开探索。来自国内的研究团队通过EMS诱变和BSA分析，发现ZmUBP5基因的终止突变导致籽粒发育缺陷，并证实其通过调控剪接体相关因子ZmEMB140的稳定性参与胚胎与胚乳发育，为作物遗传改良提供了新靶点。

　　

在真核生物中，泛素化(ubiquitination)与去泛素化(deubiquitination)作为关键的翻译后修饰过程，广泛参与植物生长发育调控，但其在玉米籽粒发育中的作用尚未明确。本研究从一个乙基甲磺酸(EMS)诱导的玉米籽粒突变体(ubp5-ems#1)入手，该突变体表现出籽粒变小、胚胎发育停滞、胚乳缩小及色素缺陷等表型。通过混池分离分析(BSA)，研究人员鉴定到ZmUBP5基因的终止突变(stop-gained mutation)是导致表型异常的原因，并通过等位基因验证和CRISPR/Cas9基因敲除进一步确认了这一结论。

ZmUBP5被鉴定为一种具有去泛素化酶(DUB)活性的泛素特异性蛋白酶，定位于细胞核，而其终止突变会破坏该功能。蛋白质互作与降解实验表明，ZmUBP5可与ZmEMB140相互作用，并可能通过去泛素化作用稳定该蛋白。值得注意的是，ZmEMB140的终止突变同样导致籽粒变小、胚胎与胚乳发育异常以及幼苗致死表型。进一步研究发现，ZmEMB140可能作为剪接体相关因子，与6个参与前体mRNA加工(pre-mRNA processing)的蛋白质互作。

本研究首次揭示了去泛素化酶ZmUBP5及其潜在底物ZmEMB140在玉米籽粒发育中的关键作用，为作物籽粒形成机制的解析提供了重要分子线索。