近日，华南师范大学生命科学学院阳成伟教授与赖建彬教授团队在国际知名植物学期刊Plant Communications（IF=11.6）上发表了题为“An optogenetic transcription regulator controlled by reversible S-acylation in plants”（基于可逆蛋白质棕榈酰化控制的植物光遗传学转录调控方法）的研究论文。该研究将光遗传学与蛋白质棕榈酰化修饰相结合，建立了一种可以通过红光/远红光可逆控制的植物基因表达调控系统。

精确的基因转录调控在植物发育与抗逆中发挥关键作用，但目前植物研究中常用的转录调控方法往往难以兼顾精准控制、快速响应和良好可逆性等多重需求。光遗传学方法为精准操纵细胞活动提供了重要工具，并已被广泛应用于哺乳动物研究。然而，光遗传学技术在植物中的使用面临本底泄露和内源干扰等问题。针对上述的需求和问题，该研究通过整合蛋白质棕榈酰化修饰与光遗传学技术，构建了一种兼具特异性、高效性和可逆性的控制植物基因转录的合成生物学方法。

棕榈酰化是一种将脂肪酸共价连接到底物蛋白质的翻译后修饰，可以介导蛋白质的膜定位。该研究利用棕榈酰化基序把转录因子定位到质膜上，通过红光诱导的蛋白质二聚化介导去棕榈酰化，促进转录因子与质膜的解离，从而进入细胞核内激活靶基因的表达。该过程可以被远红光抑制，实现诱导系统的关闭。以转录因子ERF14为例，该系统能通过红光/远红光可逆调控其亚细胞定位、下游基因表达和植物表型（图1）。在此基础上，作者将该系统与dCas9-TV基因激活系统联用，以拓展其普适性。通过设计不同的sgRNA，在拟南芥和水稻细胞中实现了对多个靶基因的光控表达，说明该方法具有模块化拓展潜力和跨物种适用性（图2）。

综上所述，该研究开发了一种基于可逆棕榈酰化的光遗传学调控新工具，在植物基因功能研究、作物抗逆性改良和合成生物学等领域具有广泛的应用前景，并可能适用于包括哺乳动物在内的其他物种。

我院阳成伟教授对该项目进行了重要指导；赖建彬教授和江洁明副研究员为该论文的共同通讯作者；已毕业博士生黄俊文（现为肇庆学院校聘副教授）、在读硕士生黄俊杰、在读博士生李杨为该论文的共同第一作者。中山大学李剑峰教授和华南农业大学李发强教授为该研究提供了重要材料。该研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目资助。

       图1. 光控可逆棕榈酰化通过操纵转录因子调控植物基因表达

       图2. 光控可逆棕榈酰化通过操纵dCas9-TV调控植物基因表达

正文链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2025.101684

撰稿：赖建彬

初审：魏秋兰

复审：刘素宁

终审：李新强

• 发布时间：
• 2025-12-31 08:57:00 来源：华南师范大学生命科学学院 点击： 收藏本文

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