植物研究所秦国政研究员（首届会员）以通讯作者身份在Genome Biology杂志在线发表了果实成熟的转录后调控机制研究成果。该项成果揭示了蛋白质水解酶SlVPE3双重调控番茄果实成熟和抗病性，为解析果实成熟调控网络提供了参考材料。

果实是开花植物特有的繁殖器官，在种子传播和后代繁衍中发挥重要作用。而肉质果实富含维生素、矿物质等营养物质，为人类健康提供保障。成熟是果实发育的重要阶段，伴随着颜色、香气及硬度等一系列变化。研究果实成熟调控机制，对于提高果实品质，优化贮藏保鲜技术具有指导意义。果实成熟过程非常复杂，受内外因素的共同调控。近年来，有关果实成熟的转录调控已有较多报道，鉴定到多个重要的转录因子并对它们的作用机制进行了研究。然而，关于果实成熟的转录后调控却知之甚少。

在前期研究中（Genome Biology, 2014, 15:548），秦国政研究员所在团队揭示了泛素/蛋白酶体途径重要成员泛素结合酶（E2）影响果实成熟，提示蛋白质水解过程与果实成熟有关。但是，究竟哪些蛋白酶参与这一过程，以及它们的具体作用机制却不清楚。据推测，番茄基因组共编码超过900个蛋白酶，分为多个亚家族。为了寻找与果实成熟相关的蛋白酶，研究人员分析了番茄中所有半胱氨酸蛋白酶基因（167个）的表达，发现多个基因的表达随着果实成熟发生显著变化。研究人员对表达量变化最大的一个基因SlVPE3进行了功能分析，该基因编码液泡加工酶（vacuolar processing enzyme）。通过RNAi技术沉默SlVPE3后，番茄果实成熟期明显推迟，与成熟相关的番茄红素合成及乙烯产生也发生了明显变化；同时，SlVPE3沉默的番茄果实对灰霉菌（Botrytis cinerea）更敏感，说明SlVPE3在果实成熟和抗病反应中发挥双重作用。定量蛋白质组学研究显示SlVPE3影响果实中314个蛋白质的丰度，包括多个参与果实成熟和抗病反应的蛋白质。

蛋白酶底物的鉴定是研究的难点。为了鉴定SlVPE3的作用底物，研究人员利用免疫共沉淀结合质谱技术对SlVPE3的互作蛋白进行了分析。酵母双杂交、蛋白质共定位研究证实蛋白酶抑制子KTI4是SlVPE3的互作蛋白。进一步的研究发现，SlVPE3能够直接加工KTI4，而KTI4沉默后果实抗病性显著降低，说明SlVPE3可能通过激活KTI4的方式调节果实抗病性。该研究为阐明果实成熟和抗病反应的转录后调控机制提供了参考材料。

目前，这一工作已在线发表于学术期刊Genome Biology（doi: 10.1186/s13059-017-1178-2）。植物研究所毕业博士生王威浩和在读博士生蔡江华为该论文的共同第一作者。秦国政研究员为论文的通讯作者。

论文链接：

http://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-017-1178-2