近日,，硒資源研究與生物應用湖北省重點實驗室周毅峰副教授以通訊作者身份在國際知名期刊《BMCPlantBiology》(中科院二區(qū),，IF=5.3)上發(fā)表了題為“Wholegenomeidentifcation,moleculardockingandexpressionanalysisofenzymesinvolvedintheselenomethioninecycleinCardaminehupingshanensis”的研究型論文,，揭示了硒超富集植物壺瓶碎米薺中硒代甲硫氨酸循環(huán)(SeMTC)的關鍵酶及其對硒脅迫的響應機制。作為該重點實驗室富硒種質資源的培育與改良研究方向的負責人,，周教授的此項研究得到了國家自然科學基金,、湖北省教育科學規(guī)劃項目、湖北省優(yōu)秀中青年科技創(chuàng)新團隊項目以及湖北省硒資源研究與生物應用重點實驗室開放基金的資助,。
　　硒是人體和動物所必需的微量元素,，對植物生長和發(fā)育過程也具有促進作用。壺瓶碎米薺是發(fā)現(xiàn)于恩施魚塘壩特有的一種新型超聚硒植物,，其葉片硒含量極高,。研究團隊通過對該植物基因組的深入分析，成功鑒定出45個參與硒代甲硫氨酸循環(huán)(SeMTC)的基因,，其中包括S-腺苷甲硫氨酸合成酶(MAT),、腺苷甲硫氨酸依賴性甲基轉移酶(Mtase)、S-腺苷同型半胱氨酸水解酶(SAHH)和甲硫氨酸合成酶(MTR)等四個酶家族基因,。通過與其他植物的SeMTC基因進行比較,，研究者構建了系統(tǒng)發(fā)育樹，探討了C.hupingshanensis中SeMTC基因的進化關系,，發(fā)現(xiàn)這些基因在進化上與其他植物如擬南芥等具有一定的關聯(lián)性,。此外，研究者分析了SeMTC基因的基因結構,，并使用同源建模方法預測了相應蛋白質的三維結構和功能,。在此基礎上，研究者通過分子對接技術,，評估了SeMTC酶與硒代謝物的親和力,，并識別了關鍵的活性位點殘基，從而揭示了酶與底物相互作用的特性,。此外,，該研究還發(fā)現(xiàn)，在硒脅迫條件下,，ChMAT3-1,、ChCOMT9-1、ChSAHH1-2和ChMTR3-2基因表達水平顯著上調,，表明SeMTC酶不同程度地參與了對硒脅迫的響應,。
　　本研究不僅揭示了C.hupingshanensis中SeMTC基因家族的組成和功能，通過分子對接和基因表達分析,，在一定程度上也為植物硒代謝途徑提供了新的見解,。該研究對于未來硒超富集植物的生物應用和硒代謝相關基因的功能性研究具有重要的指導意義。

　　植物中硒代謝和硒代蛋氨酸循環(huán)示意圖,。ATP：ATP硫酸化酶,；APSe：5'-磷酸硒酸腺苷；APK：5'-磷酸腺苷激酶,；PAPSe：磷酸腺苷磷硒酸鹽,；SOT：磺基轉移酶；APR：腺苷5'-磷酸硫酸還原酶,；SiR：亞硫酸還原酶,；OASTL：O-乙酰絲氨酸（硫醇）裂合酶；SeCys：硒代半胱氨酸,；SMT：硒代半胱氨酸甲基轉移酶,；SeMSeCys：硒甲基硒代半胱氨酸；DMDSe：二甲基二硒化物,；SL：硒半胱氨酸酶,；CγS：胱硫醚γ合酶,；SeCysth：硒代胱硫醚；CβL：胱硫醚β裂解酶,；SeHcys：硒同型半胱氨酸,；MMT：蛋氨酸甲基轉移酶；methl-SeMet：甲基硒代蛋氨酸硒,；DMSeP：丙酸二甲基硒,；DMSP：二甲基磺基丙酸裂解酶；DMSe：二甲基硒化物
　　原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s12870-024-04898-9,。
　　

編輯：商龍臣

審核：張馳