β-(1,3)和β-(1,6)-半乳糖侧链修剪调控拟南芥种皮黏液同型半乳糖醛酸甲酯化：揭示AGPs在细胞壁稳态中的新机制

本研究针对阿拉伯半乳糖蛋白（AGPs）中II型阿拉伯半乳聚糖（AGII）侧链半乳糖残基的功能未知问题，通过构建过表达鹰嘴豆βV-半乳糖苷酶的拟南芥模型，发现AGII侧链修剪可上调同型半乳糖醛酸（HG）甲酯化水平，揭示了AGPs通过调控HG修饰维持种皮黏液机械特性的新机制，为植物细胞壁动态平衡研究提供了新视角。

　　

在植物生长发育过程中，细胞壁作为动态的细胞外基质，其复杂多糖网络的组装机制仍是未解之谜。尤其令人困惑的是，占细胞壁蛋白重要组成的阿拉伯半乳糖蛋白（AGPs）虽参与多种生理过程，但其糖基化修饰（如II型阿拉伯半乳聚糖AGII）如何影响细胞壁结构仍缺乏直接证据。拟南芥种皮黏液因其与初级细胞壁相似的组成和易观察特性，成为研究这一问题的理想模型。当种皮黏液分泌异常时，会导致种子水合障碍和抗逆性下降，但AGPs如何通过AGII侧链参与这一过程尚不清楚。

为解决这一科学问题，西班牙萨拉曼卡大学的研究团队在《Planta》发表重要成果。研究人员通过农杆菌介导的遗传转化技术构建了过表达鹰嘴豆βV-半乳糖苷酶（特异性水解AGII中β-(1,3)和β-(1,6)-半乳糖键）的拟南芥株系（35S::βV-Gal），结合免疫荧光定位、ELISA检测和甲基化分析等技术，系统研究了AGII修饰对黏液多糖组成的影响。

βV-Gal特异性靶向AGII半乳糖侧链
酶活实验证实βV-Gal对β-(1,6)-半乳三糖的活性最高（126.18 pkat/mg），免疫检测显示转基因种子中JIM14/JIM16抗体识别的AGII表位减少50%以上，证实该酶可有效修剪AGII侧链。

黏液多糖组成重构
CDTA提取的黏附层黏液分析发现：甲基酯化HG（LM20表位）增加40%，而非酯化HG（LM19）不变；PME活性下降30%，直接导致HG甲酯化度提升。免疫定位显示甲基化HG在黏液外层和柱状体富集，暗示AGII修剪引发的补偿机制具有空间特异性。

稳态维持的生物学意义
尽管AGII半乳糖减少，但转基因种子仍保持正常黏液分泌和水合能力（3小时吸水率与野生型无差异），表明HG甲酯化上调是维持黏液机械特性的关键补偿途径。这与AGPs突变体sos5的表型形成呼应，揭示了AGII-HG甲基化协同调控细胞壁塑性的新机制。

该研究首次证实AGII半乳糖侧链通过调控HG甲基化影响细胞壁力学特性，提出了"中性糖侧链-酸性多糖修饰"的稳态调控模型。这一发现不仅为理解种子黏液分泌的分子基础提供新见解，更为作物品质改良（如调控黏液性以提高种子抗旱性）提供了潜在靶点。后续研究可进一步探索AGPs与果胶甲基转移酶的网络互作，以及在维管发育等过程中的保守调控机制。