摘要：水稻是一種種植廣泛的兼性短日照植物。水稻抽穗期是直接影響產量和品種地域適應性的重要農藝性狀，因此研究該性狀的影響因素并使植株在適宜的時間抽穗具有重要意義。水稻抽穗期作為一個復雜的數(shù)量性狀，受內在基因網絡和外界光溫等條件的共同調控。目前，已經鑒定和克隆出多個控制抽穗期的關鍵基因，發(fā)現(xiàn)磷酸化和泛素化修飾在抽穗期分子機制中起到的重要作用。本文介紹了水稻抽穗期光周期途徑的分子機制，重點闡述了磷酸化級聯(lián)反應和泛素/26S蛋白酶體系統(tǒng)對抽穗期調控的研究進展，旨在為挖掘調控抽穗期的新的作用機制和改良品種地域適應性提供理論依據(jù)和實踐指導。

　　關鍵詞：水稻;抽穗期;磷酸化;泛素化

　　水稻(OryzasativaL.)作為全球重要的糧食作物之一，是一種兼性短日照植物，即在短日照(SD<10hlightdayld>14hlight/day)條件下晚開花[1]。抽穗期(Headingdate，HD)是指從播種到稻穗從旗葉中伸出所需要的天數(shù)，由內在的多基因調控并受到外界光照、溫度等因素的影響[2]。水稻抽穗的時間直接決定著光合產物及營養(yǎng)物質積累時間，并且間接決定了植株不同緯度的生長情況。因此，水稻抽穗期不僅對水稻籽粒的產量和品質有直接影響，還對其地域適應性起到了關鍵作用[3]。

　　雙子葉模式植物擬南芥(Arabidopsisthaliana)主要通過六種途徑調控開花時間：光周期途徑(photoperiodpathway)、春化途徑(vernalizationpathway)、赤霉素途徑(gibberellinpathway)、自主開花途徑(autonomouspathway)、溫度途徑(temperaturepathway)和年齡途徑(agepathway)[4]。而現(xiàn)有對于單子葉模式植物水稻抽穗期的研究只有光周期調控機制相對清晰。水稻抽穗期是一種復雜的數(shù)量性狀，各抽穗期基因(QTLs)既相互獨立又協(xié)同互作，它們共同構成了水稻抽穗期途徑網絡。目前，Gramene網站上公布的數(shù)據(jù)顯示，研究人員已定位618個抽穗期相關的QTLs(http://archive.gramene.org/qtl/,2020)，它們分布于水稻的12條染色體上[5]。

　　早期研究認為控制水稻抽穗期途徑主要有兩條，具體如下：OsGIHd1Hd3a(riceGIGANTEA,Headingdate1andHeadingdate3a)信號通路是進化保守的，分別對應擬南芥GICOFT(GIGANTEA,CONSTANSandFLOWERINGLOCUST)三個同源蛋白[6]。不同的是該擬南芥通路GICOFT是LD條件下最主要的光周期開花誘導途徑[7]，而在水稻中的OsGIHd1Hd3a通路則起到相反的作用。該通路受光感知和生物鐘調控，OsGI促進Hd1表達，Hd1結合Hd3a啟動子并激活Hd3a表達[8]。

　　這種在LD條件下開花抑制，在SD條件下促進開花的活性改變是通過光敏色素介導的信號轉導途徑來完成的[9]。Ghd7/Hd4Ehd1Hd3a/RFT1(Grainnumber,plantheightandheadingdate,EarlyHeadingDate1andHeadingdate3a/ricefloweringlocusT1)途徑是水稻特有的[10]，Ghd7和Ehd1在擬南芥基因組中沒有同源性，它們的表達受光敏色素(phytochromes)和隱花色素(cryptochromes)響應生物節(jié)律的調控，Ghd7和Ehd1在葉片中感知光周期信號后，由Hd3a和RFT1蛋白組成的長距離信號(成花素)傳遞到莖尖分生組織，進而刺激水稻花器官生殖發(fā)育[11]。

　　然而，隨著近年來研究的深入，越來越多的實驗結果表明，這兩個途徑并不是完全獨立的，即調控抽穗期的關鍵基因常常以復合物的形式來通過這兩個途徑共同行使功能。核因子Y(NUCLEARFACTORY,NFY)轉錄因子，又稱血紅素相關蛋白(Hemeassociatedproteins,HAPs)和CCAATboxbindingfactors,CBFs)，NFY復合物是三聚體，由NFYA(HAP2/CBFB)、NFYB(HAP3/CBFA)和NFYC(HAP5/CBFC)亞基組成，能夠與CCAAT盒的順式元件結合，調節(jié)基因表達[12]。

　　水稻基因組包含10個OsNFYA、11個OsNFYB和7個OsNFYC基因[13]，其中DTH8/Hd5(DaystoHeading8)即為OsNFYB11[14]。Ghd7/Hd4和DTH8/Hd5都能與Hd1蛋白相互作用并形成復合物，在LD條件下通過下調Ehd1和Hd3a/RFT1，共同抑制水稻抽穗[15]。Hd1與DTH8還能夠和OsNFYC7互作形成三聚體復合物，該復合物能夠與Hd3a啟動子中的包含CCACA基序的保守應答元件OsCORE2(COresponsiveelement2)結合[16]。

　　Ghd7或OsPRR37(OryzasativaPseudoResponseRegulator37)/Hd2(Headingdate2)/DTH7(Daystoheading7)/Ghd7.1(GrainNumber,PlantHeight,andHeadingDate7.1)也可以和DTH8、OsNFYC2形成三聚體[17]。這是因為水稻中的Hd1、OsPRR37和Ghd7都含有保守的CCT結構域，都能夠與與NFYB/YC二聚體形成三聚體復合物[18]。不同蛋白受外界條件影響參與到不同的信號途徑協(xié)同作用，這是植物進化智慧的體現(xiàn)。

　　蛋白質翻譯后修飾(posttranslationalmodifications，PTMs)是指蛋白質在翻譯中或翻譯后經歷的一個共價加工過程，即通過在一個或幾個氨基酸殘基上加入或水解剪去修飾基團從而改變蛋白質的性質和理化結構，從而直接改變蛋白的結合能力與功能，并實現(xiàn)蛋白質功能的指數(shù)級擴增的生物過程[19]。翻譯后修飾在植物體內是普遍發(fā)生的，且一個蛋白質會有多種修飾位點，這極大地豐富了蛋白質的種類和功能。目前已發(fā)現(xiàn)300多種不同的翻譯后修飾，主要形式包括磷酸化、泛素化、糖基化、乙酰化、琥珀酰化、巴豆酰化、羧基化、核糖基化以及二硫鍵的配對等[20]。

　　蛋白質翻譯后修飾對蛋白功能影響是多樣性的，即同一氨基酸序列的不同氨基酸殘基發(fā)生同一種翻譯后修飾，產生不同種功能的蛋白質;或同一氨基酸序列發(fā)生不同種翻譯后修飾，產生更為豐富的多種功能的蛋白質，并參與更多的生物學過程[21]。蛋白質的翻譯后修飾是一種可逆反應，例如蛋白激酶和蛋白磷酸酶可分別通過磷酸化或去磷酸化調控蛋白質功能，而在這一磷酸化修飾過程中，該肽段的分子量剛好增加或減少一個或幾個磷酸根的分子量[22]。需要說明的是，蛋白質發(fā)生翻譯后修飾，顯著改變蛋白的理化及構象后，蛋白的表達水平不一定發(fā)生變化，但如果翻譯后修飾的狀態(tài)發(fā)生改變，蛋白的功能將發(fā)生顯著變化。

　　蛋白質翻譯后修飾廣泛參與到植物中以能量代謝為主的多種生理生化過程中，因此研究翻譯后修飾對揭示蛋白質的生物學功能和作用機制具有重要的意義。然而，相對于人類、動物和微生物的翻譯后修飾的鑒定和藥物靶向位點開發(fā)研究，翻譯后修飾在植物中研究相對較少，且主要集中在擬南芥，水稻，小麥等模式植物中[23]。在已有的光周期調控水稻抽穗期的報道中，只有磷酸化與泛素化的內容相對豐富，本文主要對這兩種翻譯后修飾對水稻抽穗期調控的影響作梳理與總結。

　　1.磷酸化級聯(lián)反應調控水稻抽穗期

　　蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白質磷酸化和去磷酸化是植物體內存在的最普遍且最重要的信號轉導調節(jié)方式。其中，蛋白激酶作為一類磷酸轉移酶，其主要作用是將ATP的γ磷酸基團轉移到底物特定的氨基酸殘基上，從而使被磷酸化的蛋白對下游基因的表達進行調控，進而影響細胞的生長、增殖和凋亡，最終使生命體代謝活動變化[24]。

　　根據(jù)植物蛋白激酶特異性底物蛋白被磷酸化的氨基酸殘基種類不同，可將其分為5類：絲氨酸/蘇氨酸的羥基被磷酸化的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶、酪氨酸的酚羥基被磷酸化的酪氨酸蛋白激酶、組氨酸、賴氨酸或精氨酸的咪唑環(huán)、胍基、ε氨基被磷酸化的組氨酸/賴氨酸/精氨酸蛋白激酶、半胱氨酸的巰基被磷酸化的半胱氨酸蛋白激酶和酰基被磷酸化天冬氨酰基/谷氨酰基蛋白激酶[25]。

　　植物蛋白激酶一般是由催化結構域、調節(jié)結構域和其他結構域構成。沒有活性的蛋白激酶全酶是由催化亞基和調節(jié)亞基共同構成的四聚體結構。催化結構域是由近300個氨基酸殘基構成，氨基酸序列高度保守，折疊起來在蛋白激酶內側形成核心結構域[26]。當調節(jié)因子與調節(jié)亞基結合后，催化亞基暴露出來形成游離態(tài)，進而磷酸化底物。

　　蛋白激酶通過兩種途徑參與植物體信號轉導：其一是通過磷酸化調節(jié)蛋白質的活性，絕大多數(shù)信號通路激活可逆，有些蛋白質可以在磷酸化或去磷酸化后獲得活性;其二是通過蛋白質的磷酸化級聯(lián)反應，磷酸化使信號逐級放大，進而引發(fā)生物進程[24]。

　　1.1蛋白激酶

　　CKI與CK2α調控OsPRR37/Hd2和Ghd7/Hd4Ⅰ型及Ⅱ型酪蛋白激酶(CKI及CKII)均屬于真核生物中普遍存在的高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族，主要定位于細胞核、細胞質、細胞膜和線粒體等部位，能夠催化肽鏈中鄰近酸性氨基酸殘基的絲氨酸/蘇氨酸(Serine/Threonine)磷酸化的酶，具有廣譜底物特異性及多種生物功能，在真核生物的生長發(fā)育、生命節(jié)律、細胞周期、囊泡運輸、胞間通訊等生命活動中都起到重要的作用[27]。二者在結構上有所不同，CKI以單體形式存在，而CKII能夠形成α2β2異源四聚體，其中α亞基是一種催化亞基，而β是調節(jié)亞基[28]。

　　在擬南芥中，CKI主要調控開花時間和晝夜節(jié)律。藍光誘導的條件下，CKI的兩個成員CK1.3和CK1.4能夠磷酸化藍光受體CRY2(Cryptochrome2)，并促進其降解，從而影響擬南芥在藍光信號和晝夜節(jié)律調[29]。此外，高度保守的生物鐘成分CKII還可以與中心時鐘成分蛋白CCA1(Circadianclockassociated1)相互作用并使其磷酸化，從而獲得DNA結合活性并調控晝夜節(jié)律中[30]。

　　在水稻中，Hd6(Headingdate6)/CK2α能夠磷酸化擬南芥晝夜振蕩器組件LHY(Lateelongatedhypocotyl)的同源物OsLHY(Oryzasativalateelongatedhypocotyl)[31];Hd16(Headingdate16)/EL1(Earlyflowering1)編碼酪蛋白激酶CKI，是LD的條件下抽穗期負調節(jié)因子，其自然突變有利于長日照下粳稻早開花[32]。

　　同一基因在不同品種中存在不同的基因型。越光背景的Hd16基因型與其他品種不同，所有其他基因型在這個位置編碼一個丙氨酸氨基酸，只有越光等位基因在非同義置換的核苷酸位置編碼蘇氨酸。Hd16的這一非同義替代能夠導致水稻的光周期敏感性降低[32]。Hd6和Hd16都能夠磷酸化OsPRR37/Hd2，Hd16還能夠磷酸化Ghd7/Hd4，且本身也能自磷酸化。Hd6和Hd16分別與OsPRR37互作并磷酸化，但磷酸化OsPRR37的殘基不同。Hd6和Hd16均使OsPRR37的中段磷酸化，而含CCT結構域的OsPRR37的C端磷酸化只能被Hd16磷酸化，此外，Hd6和Hd16均未使包含PR結構域的N端磷酸化[33]，它們磷酸化的確切位點以及這些位點對抽穗期影響的程度仍需要進一步研究。

　　OsPRR37/Hd2是水稻中主要的LD開花抑制子，屬于PRRs家族，是擬南芥PRR7的同源物。所有植物中的PRRs都能被磷酸化。水稻中含有5個擬南芥PRR基因的同源蛋白：OsPRR1/OsTOC1、OsPRR37、OsPRR59、OsPRR73和OsPRR95[34]。Hd2抑制Ehd1的表達，從而抑制水稻成花素Hd3a和RFT1的表達，或直接下調Hd3a的表達，從而調控水稻抽穗[35]。Hd2受光敏色素B(PhyB)的調控，無論是長短日照，phyb突變體中Hd2的表達水平嚴重下降[36]。

　　Ghd7/Hd4是含有CCT結構域，能同時控制水稻的每穗粒數(shù)、株高和抽穗期性狀，是由我國首次成功克隆的水稻一因多效基因[10]。Ghd7是水稻在長日照條件下最主要的開花抑制子之一，在擬南芥中沒有同源蛋白，在LD條件下，Ghd7的表達增強，抑制Ehd1、Hd3a和RFT1等下游基因的表達，進而推遲了抽穗期[37]。Ghd7功能缺失的自然突變體使水稻能夠在溫帶和較冷的地區(qū)種植。

　　因此，Ghd7在提高全球水稻產量和適應性方面發(fā)揮了重要作用。實驗數(shù)據(jù)表明，無論日本晴還是越光背景，Hd16均能與Ghd7互作，與越光背景的Hd16相比，日本晴背景互作較強且與全長互作。在具有弱光周期敏感等位基因Hd16的近等基因系(日本晴背景越光基因型)中，長日照條件下Ehd1、Hd3a和RFT1的轉錄水平升高，均高于NP，短日照條件下Hd3a和RFT1的轉錄水平降低。

　　功能性Hd16重組蛋白在體外磷酸化Ghd7。網站預測Ghd7的Ser68為Hd16磷酸化位點[38]。這說明Hd16通過磷酸化修飾調控激活蛋白Ghd7，并使其與Hd1互作，進而下調Ehd1、Hd3a和RFT1等下游基因，最終顯著推遲開花。OsPRR37和Ghd7在LD下的開花抑制效應是加性的，OsPRR37在ghd7突變體中促進抽穗，反之，它會通過與Ghd7相互作用，共同抑制Ehd1的表達從而延遲抽穗，這兩種主要的開花抑制因子OsPRR37和Ghd7的自然變異使其降低甚至喪失感光性，從而對水稻在最北部地區(qū)生長的季節(jié)和區(qū)域適應性具有重要意義[39]。

　　1.2蛋白激酶

　　OsK4與蛋白配體HDR1結合調控Hd1/Ehd1Ehd1是細胞分裂素信號通路中的B型反應調節(jié)RR(responseregulator)蛋白家族，含有受體R(Receiver)結構域和保守的脫氧核糖核酸G(GARPDNA)結合結構域[11]，其中R結構域的磷脂酰肌醇蛋白聚糖酶DDK(AspAspLys)基序中間的D(Asp)被磷酸化能夠增強Ehd1的轉錄激活活性[40]。Asp63是Ehd1的磷酸化位點，當該位點被谷氨酸替代時(D63E)，其抽穗期顯著縮短，即與野生型植株相比，在SD下提前3d，在LD下提前21d，成花基因Hd3a和RFT1的轉錄水平也較高。這說明Asp在第63位殘基的磷酸化對于Ehd1誘導成花至關重要[40]。

　　蛋白激酶OsK4與蛋白配體HDR1結合可以調控Hd1和Ehd1。HDR1是一種起源古老的蛋白配體，能夠編碼一個由210個氨基酸組成的分子量約為23kD的蛋白質，是苔蘚中SNF1/AMPK/SnRK1激酶配體PpSKI的同源物。蛋白激酶PpSKI作為能量計量器，通過關閉耗能過程和調動能量儲備來幫助細胞適應低能量條件，該功能不僅局限于對代謝的影響，還對發(fā)育和模式形成也有顯著影響[41]。

　　而在水稻中，HDR1主要表現(xiàn)為開花負調控因子：在LD下，hdr1比野生型早30天開花;而在SD下，二者差異不顯著。HDR1編碼的核蛋白在葉片和花器官中最活躍。HDR1與Hd1和Ehd1表達模式相似，即在SD和LD下，HDR1均在黃昏后積累，黎明前達到峰值，之后迅速衰減。因此認為，HDR1有可能通過不同途徑調控水稻開花，HDR1上調Hd1，抑制Ehd1表達，或獨立參與Ehd1通路[42]。OsK4，是另一個水稻開花的抑制因子。體內外實驗均表明，蛋白激酶OsK4和其同源蛋白OsK3都直接與HDR1相互作用。

　　OsK4表現(xiàn)出與HDR1相同的調控模式，即在osk4中，Ehd1表達量增加，Hd1表達量急劇下降進而導致RFT1的上調，而Hd3a僅在LD下觀察到表達量上調[43]。OsK4在體內可以磷酸化Hd1，且HDR1是OsK4磷酸化Hd1所必需的[44]。OsK4在擬南芥的同源蛋白AtSnRK1是一種非典型AMPK，該家族成員包括催化α亞基和非催化β和γ亞基，每個亞基類型存在多種同型異構體，并產生各種同工酶[45]。HDR1可能在水稻中扮演非催化的β或γ亞基的功能。事實上，HDR1、OsK4與Hd1可相互作用進而形成復合物從而調控LD條件下水稻開花。

　　1.3蛋白激酶參與成花復合物

　　Hd3a和RFT1分別為水稻在短日照和長日照行使主要功能的成花素[46]，二者均以復合物的形式行使功能的，即FAC(FlorigenActivationComplex)模型，F(xiàn)AC的晶體結構是由2個Hd3a/RFT1蛋白、1個1433蛋白二聚體和1個OsFD1蛋白二聚體共同組成的異源六聚體[47]。在水稻葉片感知光周期等信號后，在體內進行一系列復雜的信號級聯(lián)反應，首先Hd3a/RFT1在細胞質中與1433蛋白結合。

　　此時，1433二聚體蛋白的兩側各結合1個Hd3a/RFT1單體，形成一個厚而深的W形結構，Hd3a/RFT11433復合物進入細胞核后，位于復合物的中心的OsFD1二聚體再通過與1433蛋白的磷酸化絲氨酸結合位點相互作用，進而激活下游開花基因轉錄，最終該復合物組成的長距離信號(成花素)通過韌皮部傳遞到莖尖分生組織，刺激水稻花器官生殖發(fā)育，誘導成花[48]。

　　OsFD1蛋白包含1個保守的bZIP結構域和2個功能基序：SAP(RXXSAP)和LSL(T(A/V)LSLNS)，而當SAP基序中的第192位絲氨酸殘基突變?yōu)楸彼?SI92A)后，OsFD1蛋白彌散在細胞質中，1433與磷酸化OsFD1的磷酸絲氨酸產生的特征性緊密轉彎被破壞，OsFD1不能與1433互作，OsMADS15轉錄水平急劇下降，這表明OsFD1蛋白磷酸化是FAC形成與花分生組織基因表達的前提和關鍵[48]。

　　這種情況不是個例，RFT1也能與成花素受體1433蛋白相互作用，但關鍵位點E105K自然突變后會使RFT1失去功能，不能與1433蛋白相互作用[49]。OsFD1基因突變能夠導致抽穗期延遲。實驗數(shù)據(jù)顯示，20個Osfd1cr品系在武漢自然NSD條件下的抽穗期推遲了16.97±0.51d，在人工SD條件下的抽穗期推遲了9.10±0.54d;OsFD1OE植物的抽穗期(81.00±1.56天)早于野生型ZH11(89.00±0.82天)，而OsFD1(S192A)OE植物的抽穗期與野生型不存在顯著性差異[50]。

　　OsCIPK3是一個鈣調神經磷酸酶b樣(CBL)相互作用的蛋白激酶，含有445個氨基酸，包含1個蛋白激酶結構域和1個NAF結構域(一種允許鈣傳感器與其靶激酶相互作用的新型蛋白質相互作用結構域)，與擬南芥中的ATCIPK26和ATCIPK3同源，在水稻中能夠與OsFD1相互作用并磷酸化[51]。

　　OsCIPK3的N端的蛋白激酶結構域與OsFD1的C端的bZIP結構域的完整性是二者相互作用的必備條件[50]。蛋白激酶OsCIPK3可以在體外自磷酸化，也能夠直接與OsFD1相互作用，使OsFD1磷酸化，使包含RFT1的FAC形成，最終啟動了水稻的開花。OsCIPK3突變導致LD下抽穗期較晚，相比于野生型推遲了20.25±0.06d，而SD條件下與野生型一致。

　　將3個逆轉錄轉座子Tos17插入到OsCIPK3的第13內含子中，可獲得oscipk3突變體[49]。OsCIPK3和OsFD1均優(yōu)先在莖尖和幼葉中表達。PMF1(CalcineurinBlikeInteractingProteinKinase)也是CIPK家族蛋白激酶，同樣含有1個蛋白激酶結構域(19a.a.274a.a.)和1個NAF結構域(312a.a.336a.a.)。PMF1與OsFD1共定位于細胞核，能通過N端的蛋白激酶結構域與OsFD1直接互作并磷酸化修飾OsFD1。

　　此外二者的組織表達模式高度統(tǒng)一，都在莖尖組織表達最活躍。PMF1同樣在LD下行使功能，能夠影響OsMADS14/15/18/34基因表達并調控水稻成花轉換，也能負調控Ghd7和Hd1表達[52]。綜上，磷酸化的OsFD1是水稻在LD條件下開花的前提，而或許有另一個未知的蛋白激酶在SD條件下磷酸化OsFD1，這還需要進一步的研究。

　　2.泛素

　　26S蛋白酶體系統(tǒng)介導水稻抽穗期泛素(Ubiquitin，Ub)是一種高度保守的由76個氨基酸組成的小分子蛋白質[53]。泛素化是指通過一系列酶的催化作用，泛素共價結合到底物蛋白上的過程[54]。泛素化級聯(lián)反應過程通常需要3種酶的協(xié)同作用：E1泛素激活酶(ubiquitinactivatingenzyme)、E2泛素偶聯(lián)酶(ubiquitinconjugatingenzymes)和E3泛素連接酶(ubiquitinligaseenzymes)[55]。一般來說，E1首先利用ATP提供的能量活化泛素分子生成UbE1復合體。

　　該復合體通過轉酯作用將Ub轉移到E2上形成UbE2復合體。UbE2復合體將Ub轉移到底物蛋白有兩種途徑，第一種是E3特異性識別底物蛋白后直接將Ub的C端連接到底物蛋白賴氨酸(Lys)殘基ε氨基上;第二種是先將Ub通過轉酯作用轉移到E3上，再由E3特異性識別底物蛋白后將Ub的C端連接到底物蛋白賴氨酸(Lys)殘基ε氨基上[53]。與磷酸化相似，泛素化也同樣是一個可逆過程，去泛素化酶(deubiquitinatingenzymes，DUBs)可以通過水解泛素分子間或泛素與底物蛋白之間的肽鍵或異肽鍵，從而逆轉泛素化修飾，再通過26S蛋白酶體催化各種蛋白質底物的泛素化，實現(xiàn)靶向降解[56]。

　　26S蛋白酶體是由20S核心顆粒(Coreprotease，CP)和19S調節(jié)顆粒(Regulatoryparticle，RP)組成的蛋白酶復合體，主要分布在細胞核與細胞質中。CP呈明顯中空的圓柱形狀，以不依賴于ATP和泛素的方式行使蛋白水解酶功能，將底物蛋白降解成小肽或游離的氨基酸。RP結合到CP兩端，形成26S蛋白酶體，它依賴于ATP水解提供的能量，其功能為將已結合泛素的目標蛋白遞送到蛋白酶體進行降解[57]。泛素26S蛋白酶體系統(tǒng)(ubiquitin26Sproteasomesystem，UPS)能夠改變植物的蛋白質組，參與如細胞周期調控、信號轉導、生物與非生物脅迫等重要生命活動過程，在植物的生長過程中發(fā)揮著重要且廣泛的作用[58]。

　　展望

　　關于磷酸化和泛素化的功能及其作用機制的研究已成為植物分子生物學等領域的研究熱點。該生物過程對于水稻抽穗期這一性狀起到積極作用。例如，主效基因的改變對于種質資源的遠途遷徙具有重要的調控作用，但當在相鄰省份或相近積溫帶進行種質資源引進時，我們就可以通過影響磷酸化或泛素化過程，對該品種的抽穗期進行微調，以期更適應當?shù)氐牡乩憝h(huán)境和氣候條件，達到穩(wěn)產、優(yōu)質的效果。

　　當然，對于整個水稻抽穗期調控網絡來說，關于這方面的研究還是相對較少且不夠深入，涉及到的許多機制尚不清晰。首先，光周期是參與水稻開花時間的決定性因素，而溫度是決定開花時間的另一個重要的環(huán)境因素。在長日照和低溫條件下，Ehd1、Hd3a和RFT1的表達受到強烈抑制。已有研究表明，適應高緯度地區(qū)的水稻品種具有光周期不敏感性和高溫響應[92]。

　　然而，磷酸化與泛素化修飾是否參與到溫度調控水稻抽穗，我們尚不可知。其次，在現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的磷酸化與泛素化修飾過程影響光周期途徑的調控機理有待深入研究。磷酸化與泛素化的研究尚未形成體系，糖基化等其他翻譯后修飾過程未報道。克隆更多的與抽穗期相關的基因，并開展他們之間的相互關系的研究，尋找新的修飾類型，深入研究其基因表達的分子機制應成為未來重點研究的對象。

　　再次，我們對現(xiàn)有的翻譯后修飾功能酶的認知仍局限在其結構和生理生化功能的表層認知，對于蛋白激酶磷酸化修飾等的具有廣譜性的下游底物挖掘，底物本身的信息和被修飾或去修飾之后所發(fā)生的變化，以及同一功能酶其在不同的信號通路中所發(fā)揮的重要作用的研究尚在初級階段。受翻譯后修飾的細胞周期變化和修飾蛋白豐度較低等因素影響，翻譯后修飾的位點時空特征仍不清楚;磷酸化與去磷酸化、泛素化與去泛素化等動態(tài)過程也為開展研究增加了難度;并且，由于同一蛋白可能受到多種翻譯后修飾，他們之間的相互關系與交叉作用也是非常值得探討的問題。

　　綜上所述，由于翻譯后修飾的普遍性、多樣性和復雜性等，對其在整體水平上認識還比較困難，所以對現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的磷酸化與泛素化修飾的作用機理以及生物學意義還有待進一步的研究。以上對參與水稻抽穗期的蛋白激酶、泛素連接酶、26S蛋白酶體等的結構、功能以及其作用的分子機制的分析將為水稻開花在翻譯后修飾水平上的調控研究提供新線索，并最終為完善水稻抽穗期的調控網絡提供新的思路和培育地域適應性強的水稻新品種提供理論依據(jù)。

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　　[6]Hayama,R.,Yokoi,S.,Tamaki,S.,etal.Adaptationofphotoperiodiccontrolpathwaysproducesshortdayfloweringinrice[J].Nature,2003,422:719722.

　　作者：王婧瑩趙廣欣邱冠凱方軍*

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