硫化氢通过SnRK1α激酶的巯基化修饰促进桃树侧根形成的分子机制

本研究揭示了硫化氢（H2S）通过巯基化（persulfidation）修饰能量传感器SnRK1α激酶的关键位点（Cys419/430），激活其与转录因子LBD16的互作，进而上调侧根发育相关基因PpCNGC1和PpEXPB2的表达，最终促进桃树侧根形成的分子通路。该发现为气态信号分子与能量代谢网络的交叉调控提供了新见解，对优化果树根系构型具有重要农学意义。

　　

硫化氢通过巯基化修饰SnRK1α激酶促进桃树侧根形成

研究背景
硫化氢（H₂S）作为重要的气体信号分子，在植物生长发育中发挥关键作用。桃树作为浅根系果树，其侧根（LR）发育直接影响养分吸收和产量。前期研究发现外源H₂S能促进桃树侧根形成，但其分子机制尚不明确。本研究聚焦能量传感器SUCROSE NON-FERMENTING RELATED KINASE 1（SnRK1）的催化亚基PpSnRK1α，解析H₂S通过巯基化修饰调控根系发育的分子途径。

关键发现

1. H₂S激活PpSnRK1α激酶活性
   实验证实200 μM NaHS（H₂S供体）处理显著提升桃树根系中PpSnRK1活性，而清除剂hypotaurine（HT）或抑制剂海藻糖（Tre）能阻断该效应。值得注意的是，H₂S并不影响PpSnRK1α转录水平，提示存在翻译后修饰机制。

2. 鉴定PpSnRK1α关键巯基化位点
   通过LC-MS/MS和点突变实验，首次在PpSnRK1α的调控结构域鉴定出三个保守的巯基化位点：Cys419、Cys430和Cys505。同源建模显示这些位点邻近激活环（A-loop），可能通过空间构象变化影响激酶活性。还原剂DTT处理或位点突变（如C419S/C430S）可显著抑制H₂S诱导的激酶活性。

3. 巯基化介导的LR发育调控
   在拟南芥atsnrk1.1突变体中异源表达PpSnRK1α能恢复H₂S诱导的侧根形成，而C419S/C430S双突变则使该功能丧失。桃树瞬时转化实验进一步验证：沉默PpSnRK1α或突变其关键巯基化位点，均会抑制H₂S促侧根效应。

4. PpSnRK1α-PpLBD16分子互作机制
   酵母双杂交、双分子荧光互补（BiFC）和GST pull-down实验证实，PpSnRK1α与侧根起始关键转录因子PpLBD16在细胞核内直接互作。H₂S处理增强PpSnRK1α核定位（N/C比值提升1.8倍），而巯基化位点突变削弱此现象。

5. 下游靶基因调控网络
   电泳迁移率变动分析（EMSA）和双荧光素酶报告系统显示，PpSnRK1α能增强PpLBD16对下游基因PpCNGC1（环核苷酸门控离子通道）和PpEXPB2（扩展蛋白）启动子的结合能力。原位杂交证实这些基因在侧根原基（LRP）高表达，沉默任一基因均会显著抑制H₂S促根效应。

研究意义
该研究首次阐明H₂S-SnRK1α-LBD16信号模块：H₂S通过巯基化修饰SnRK1α关键半胱氨酸，促进其核转位并与LBD16协同激活下游靶基因，最终驱动侧根发育。这一发现不仅解析了气体信号与能量感知网络的交叉对话机制，也为通过调控SnRK1α巯基化状态来改良果树根系构型提供了新策略。