编辑推荐：
为解决植物内质网相关蛋白降解（ERAD）中泛素结合酶（E2）的作用及对植物抗逆性贡献不明的问题，研究人员开展了对番茄和拟南芥中 UBC32、UBC33 和 UBC34 的研究。结果表明它们参与 ERAD 且在生物和非生物胁迫耐受中发挥作用，为理解植物抗逆机制提供依据。
在植物的生长历程中，它们时刻面临着来自外界的重重挑战，像干旱、高温等非生物胁迫，以及病原菌入侵等生物胁迫。为了在这些恶劣环境中生存，植物进化出了一套复杂的应对机制，其中泛素化修饰起着关键作用。内质网相关蛋白降解（ERAD）作为内质网介导的蛋白质质量控制（ERQC）系统的重要组成部分，在植物应对胁迫时意义重大。然而，植物 ERAD 中的泛素化机制，尤其是泛素结合酶（E2），以及它们对植物胁迫耐受性的贡献，一直是科研人员亟待探索的未知领域。此前，虽然已经发现了一些与 ERAD 相关的 E3 泛素连接酶，但对 E2 酶的了解却相对较少，这就像在一幅宏大的拼图中，缺失了关键的几块。
为了填补这一知识空白，来自美国内布拉斯加大学林肯分校植物科学创新中心和植物病理学系的研究人员 Chaofeng Wang、Bangjun Zhou 等人，开展了一项针对番茄（Solanum lycopersicum）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）中 UBC32、UBC33 和 UBC34 这三种 E2 酶的深入研究。他们的研究成果发表在《BMC Plant Biology》杂志上，为我们揭示了这些 E2 酶在植物生命活动中的重要作用。
研究人员运用了多种关键技术方法。通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术，抑制相关基因的表达，观察植物的表型变化；利用酵母双杂交（Y2H）和双分子荧光互补（BiFC）实验，检测蛋白质之间的相互作用；借助定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）技术，分析基因的表达水平。
研究结果如下：
- 亚细胞定位：通过共表达实验发现，番茄的 SlUBC32、SlUBC33 和 SlUBC34 定位于内质网，表明它们可能参与 ERAD 过程。
- 蛋白质互作：Y2H 和 BiFC 实验证实，SlUBC32、SlUBC33 和 SlUBC34 与已知的 ERAD 相关 E3 泛素连接酶 SlHRD1A、SlHRD1B 以及适配蛋白 SlHRD3A 存在相互作用。
- ERAD 活性验证：在番茄、本氏烟和拟南芥中，过表达或敲低相关 E2 基因，检测已知 ERAD 底物蛋白 MLO-12 的稳定性。结果表明，SlUBC32、SlUBC33 和 SlUBC34 以及拟南芥中的 AtUBC32、AtUBC33 和 AtUBC34 均是 ERAD 的活性成分。
- 参与植物免疫：qRT-PCR 检测发现，番茄中 SlUBC32、SlUBC33 和 SlUBC34 的表达受 flg22 处理或病原菌接种诱导。在番茄、本氏烟和拟南芥中，敲低或突变相关 E2 基因，均会导致植物对病原菌的抗性降低，说明 UBC32、UBC33 和 UBC34 在植物免疫中发挥关键作用。
- ER 应激反应：研究发现 UBC32 在衣霉素（TM）诱导的 ER 应激耐受性中起负调节作用，而 UBC33 和 UBC34 起正调节作用，且三者之间存在反馈调节机制。
- 非生物胁迫响应：通过监测拟南芥突变体种子萌发率，发现 AtUBC32、AtUBC33 和 AtUBC34 在盐胁迫和脱落酸（ABA）处理下，对种子萌发有协同作用。
研究结论和讨论部分指出，UBC32、UBC33 和 UBC34 参与 ERAD，并在植物对非生物胁迫的耐受性以及对细菌病原体的宿主免疫中发挥关键作用。尽管它们在系统发育上关系密切，但根据不同的胁迫反应途径，这些 E2 酶表现出冗余、协同或拮抗的作用，这体现了它们功能相互作用的复杂性。该研究不仅丰富了我们对植物 ERAD 机制的理解，还为提高植物抗逆性提供了新的理论依据，有助于未来开发更有效的农业策略，以应对日益严峻的环境挑战。
