植物特异性酪蛋白激酶AELs通过磷酸化稳定SMXL6/7/8抑制独脚金内酯信号通路促进植物分枝

研究人员针对植物分枝调控机制不明的问题，发现植物特异性酪蛋白激酶AELs通过磷酸化修饰SLs信号核心抑制因子SMXL6/7/8，抑制其与MAX2结合及泛素化降解，从而稳定SMXL蛋白并促进分枝。该研究揭示了磷酸化修饰在SLs信号转导中的关键作用，为作物株型改良提供新靶点。

　　

在植物生长发育过程中，分枝调控直接影响作物株型和产量，而独脚金内酯(strigolactones, SLs)作为一类新型植物激素，在抑制分枝中发挥核心作用。然而，SLs信号通路中关键转录抑制因子SMXL6/7/8的稳定性调控机制尚不明确。上海交通大学农业与生物学院和华南农业大学的研究团队在《Molecular Plant》发表的研究，揭示了植物特异性酪蛋白激酶AELs通过磷酸化SMXL6/7/8调控其稳定性的分子机制。

研究团队首先发现AELs缺失突变体ael123/124表现出分枝减少、叶片窄化等表型，而过表达AEL3/4则促进分枝。通过GR24^5DS(人工合成SLs类似物)处理实验，证实AELs负调控SLs信号响应。进一步研究发现，AELs直接与SMXL6/7/8互作并磷酸化其M结构域中保守的丝氨酸位点(如SMXL6的Ser451/493/540)。磷酸化修饰不仅增强SMXL6/7/8的稳定性，还通过空间位阻效应抑制MAX2对其RGKT序列(K708)的泛素化。结构预测显示，磷酸化导致SMXL6与MAX2相互作用面积减少28%，结合能降低1.8倍。遗传互补实验证明，模拟磷酸化的SMXL6^3D能恢复ael123的分枝表型，而磷酸化缺陷型SMXL6^3A则无此功能。

研究采用的主要技术包括：酵母双杂交和免疫共沉淀验证蛋白互作；体外激酶实验结合LC-MS/MS鉴定磷酸化位点；细胞游离系统分析蛋白降解动力学；AlphaFold3预测蛋白复合物结构；遗传互补实验验证功能。

研究结果部分：

1. AELs通过SLs信号调控分枝：AELs缺失导致分枝减少且对GR24^5DS超敏感，而过表达促进分枝并降低SLs响应。
2. AELs与SMXL6/7/8互作并磷酸化：BiFC和Co-IP证实体内外相互作用，激酶实验鉴定出M结构域3个保守磷酸化位点。
3. 磷酸化稳定SMXL蛋白：细胞游离实验显示AELs显著延缓SMXL6/7/8降解，磷酸化突变体SMXL6^3A降解速率加快2.3倍。
4. 磷酸化抑制SMXL泛素化：GR24^5DS处理下，SMXL6^3D的泛素化水平比野生型降低65%，AEL3-OE植株中SMXL6半衰期延长3倍。
5. 结构机制解析：磷酸化导致SMXL6 K708与MAX2 D610空间距离从3.4?缩短至2.8?，形成空间位阻抑制泛素化。

该研究首次阐明AELs-SMXLs磷酸化调控模块在SLs信号中的核心作用，不仅完善了植物激素信号转导的理论体系，更为作物株型精准设计提供了新思路。特别值得注意的是，SLs会反馈抑制AELs的表达和蛋白稳定性，这种双重调控机制确保了SLs信号响应的灵敏性和可逆性。研究揭示的磷酸化-泛素化交叉调控模式，可能普遍存在于植物激素信号网络中，为相关研究提供了范式参考。