通过对整个蛋白质组中的赖氨酸乙酰化情况进行分析，可以深入了解乙酰化作用在中国 Fir 根系应对磷酸盐缺乏反应中的作用

《Industrial Crops and Products》：Proteome-wide lysine acetylation profiling provides insights into the involvement of acetylation in the phosphate starvation response of Chinese fir roots

根系形态及有机酸代谢响应磷胁迫的火力楠乙酰化组学研究，发现低磷条件下201个乙酰化位点调控TCA循环、糖酵解及ABA信号通路，促进根系生长与有机酸分泌。

　　磷元素是森林生态系统中至关重要的营养物质，尤其在亚热带红壤地区的速生针叶林中，磷常成为限制植物生长的关键因素。磷缺乏不仅影响土壤肥力，还直接制约植物的生产力，对中国的杉木（*Cunninghamia lanceolata*）人工林构成重大挑战。尽管磷在植物生理活动中的重要性已被广泛认知，但磷限制如何影响杉木根系，以及乙酰化修饰在调控这些反应中的作用，目前仍缺乏深入研究。本研究通过系统分析不同磷浓度对杉木根系的形态与生理影响，并结合乙酰化修饰的蛋白组学研究，揭示了乙酰化修饰在调控杉木根系适应磷缺乏中的关键作用。

杉木作为一种在中国南方红壤地区广泛种植的速生优质木材树种，其生长受到土壤中磷元素供应的显著影响。在酸性红壤中，无机磷（Pi）往往与铝和铁结合形成不溶性磷酸盐沉淀（如Al-P和Fe-P氧化物），导致磷的有效性降低。长期的单一林分管理模式进一步加剧了土壤中磷元素的匮乏，严重影响杉木的生长与产量。研究发现，某些杉木基因型在磷缺乏条件下，能够通过细根增殖和有机酸分泌等机制提高磷的吸收与利用效率。例如，*ClPHR1*、*ClPHT1*和*ClPAP18b*等与磷效率相关的基因已被克隆。然而，当前关于杉木对磷缺乏响应的研究主要集中于转录和代谢调控，而对翻译后修饰（如乙酰化）在磷缺乏响应中的具体作用尚未系统探讨。

本研究首次对杉木根系的乙酰化修饰进行了全面的蛋白组学分析，旨在揭示与磷缺乏响应相关的关键基因的乙酰化水平变化。通过在不同磷浓度（正常磷浓度1 mmol/L和低磷浓度0.05 mmol/L）下处理杉木幼苗，并在1至7天内监测其变化，研究发现杉木根系在磷缺乏条件下表现出显著的形态与生理响应。例如，根系长度和表面积随磷浓度降低而增加，同时根细胞的长度和宽度也有所扩大，从而促进根系的总体扩展。这些变化表明，杉木在磷缺乏环境下，通过改变根系结构以提高磷的吸收能力。此外，研究还发现，磷缺乏导致根系中的淀粉和蔗糖含量下降，而酸性磷酸酶活性显著降低，但某些有机酸（如草酸、苹果酸、琥珀酸和酒石酸）的分泌呈现出时间依赖性波动，显示出植物在应对磷限制时的复杂代谢策略。

通过液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS）和TMT标记法，研究人员成功鉴定了杉木根系中201个乙酰化修饰位点，涉及185个不同的蛋白质。这些乙酰化修饰的蛋白质主要分布在细胞代谢、信号转导和应激反应等关键生物学过程中。进一步的生物信息学分析表明，这些修饰蛋白显著富集于三羧酸循环（TCA cycle）、糖酵解/糖异生途径（Glycolysis/Gluconeogenesis）以及脱落酸（ABA）代谢通路等与能量代谢和环境适应相关的路径。例如，TCA循环中的丙二酸合酶（ACO）、柠檬酸合酶（LSC）以及糖酵解中的磷酸果糖激酶（PFP）、烯醇化酶（ENO）和己糖激酶（HK）均表现出显著的乙酰化修饰变化。此外，ABA代谢通路中的SnRK2、PYR/PYL和MPK6等蛋白也显示出乙酰化修饰水平的动态变化，这些蛋白在调控植物对环境胁迫的适应性中起着重要作用。

研究还通过蛋白质-蛋白质相互作用网络分析（PPI network）揭示了这些乙酰化修饰蛋白之间的复杂关系。分析结果表明，乙酰化修饰的蛋白在多个代谢和信号通路中相互作用，形成调控网络，共同参与杉木根系对磷缺乏的适应性反应。例如，SnRK2蛋白在植物胁迫响应中发挥关键作用，其乙酰化修饰水平的变化可能影响其在ABA信号通路中的活性，从而调节根系生长与磷吸收效率。此外，MPK6作为MAPK信号通路中的核心组分，其乙酰化修饰水平的增加可能通过促进根系扩展和增强胁迫耐受性，提高杉木在磷缺乏环境中的生存能力。

研究还发现，乙酰化修饰不仅影响根系的形态变化，还与代谢调控密切相关。例如，某些关键代谢酶（如ACLY和LSC）的乙酰化修饰水平变化与有机酸分泌的波动存在显著相关性，这表明乙酰化修饰可能通过调控酶的活性，影响代谢通路的流量。此外，研究还通过平行反应监测（PRM）和定量实时聚合酶链式反应（qRT-PCR）对关键基因的表达进行了验证，进一步确认了乙酰化修饰在杉木根系适应磷缺乏中的重要性。这些结果不仅丰富了植物乙酰化修饰的数据库，也为深入研究杉木根系对磷缺乏的适应机制提供了理论依据。

在功能富集分析中，研究发现乙酰化修饰的蛋白质主要参与细胞代谢、信号转导和应激响应等过程。例如，在三羧酸循环中，乙酰化修饰可能通过调节关键酶的活性，影响能量代谢的效率。在糖酵解和糖异生过程中，乙酰化修饰可能通过改变酶的构象或活性，影响碳代谢的平衡。此外，乙酰化修饰还与植物激素信号传导（如ABA）密切相关，表明其在调控植物对环境胁迫的适应性中具有多方面的功能。这些发现进一步支持了乙酰化修饰在植物适应磷缺乏环境中的核心作用。

本研究还揭示了乙酰化修饰与有机酸分泌之间的潜在联系。在磷缺乏条件下，杉木根系中的有机酸（如草酸、苹果酸、琥珀酸和酒石酸）分泌量显著增加，这些有机酸的分泌有助于溶解土壤中的固定磷，提高其生物可利用性。然而，某些有机酸（如酒石酸）的分泌则相对稳定，可能在其他适应机制中发挥作用。研究还发现，某些乙酰化修饰的蛋白（如ACLY和LSC）在调控有机酸的合成与分泌中具有关键作用，这表明乙酰化修饰可能通过影响代谢酶的活性，间接调控有机酸的分泌水平。

此外，研究还通过基因表达分析，验证了乙酰化修饰对关键代谢基因的调控作用。例如，在磷缺乏条件下，SnRK2、PYR/PYL和MPK6等蛋白的表达水平显著上升，这可能与它们在ABA信号通路中的调控作用有关。这些蛋白的乙酰化修饰可能通过改变其构象或活性，影响信号转导效率，从而调控根系的生长和磷吸收。同时，研究还发现，某些乙酰化修饰蛋白的表达与有机酸分泌存在显著相关性，进一步说明乙酰化修饰在植物适应磷缺乏环境中的多层级调控作用。

综上所述，本研究通过系统分析杉木根系在磷缺乏条件下的乙酰化修饰变化，揭示了乙酰化修饰在调控根系形态、代谢和信号传导中的关键作用。这些发现不仅为理解杉木对磷缺乏的适应机制提供了新的视角，也为未来通过分子育种手段培育磷高效的杉木品种提供了理论支持。然而，由于本研究仅聚焦于7天的磷缺乏处理，未来还需要进一步研究长期磷缺乏条件下的适应机制，包括根系结构的持续重塑和表观遗传调控等。通过结合多组学方法（如甲基组学和染色质免疫沉淀测序），有望更全面地揭示乙酰化修饰在杉木磷缺乏适应中的作用，为森林生态系统管理和可持续林业发展提供科学依据。