种子休眠是植物长期进化形成的重要生存策略，能够保障种子在适宜环境条件下萌发，有效规避高温高湿环境下种子在母体植株上提前萌发的现象，该现象即为穗萌。穗萌问题会直接造成水稻、小麦、玉米等主粮作物减产，大幅破坏籽粒品质与仓储特性，是制约现代农业生产的关键难题。脱落酸（ABA）是调控种子成熟与休眠建成的核心激素，其信号通路中的核心转录因子ABI5，可通过激活下游耐脱水基因表达，正向调控种子休眠过程。ABI5蛋白的稳定性受磷酸化、泛素化、SUMO化等多种翻译后修饰的精密调控。犹素化是近年在哺乳动物中发现的类泛素化修饰途径，广泛参与内质网应激、DNA损伤修复、细胞分化及肿瘤发生等多种生理、病理过程。在植物研究领域中，现有研究仅发现犹素化修饰与内质网自噬过程相关，植物犹素化通路核心组分的酶活性、下游底物蛋白及生物学功能均尚不明确，这一研究空白极大限制了学界对植物新型蛋白修饰调控网络的认知。

2026年7月21日，国际权威期刊《Molecular Plant》在线刊发了华南师范大学生命科学学院张盛春教授团队的最新研究成果，论文题为UFL1-mediated UFMylation stabilizes ABI5 to strengthen ABA-dependent seed dormancy in Arabidopsis。该研究成功建立了植物犹素化修饰检测体系，鉴定到植物首个犹素化修饰底物蛋白，系统阐明了UFL1通过介导ABI5犹素化修饰、拮抗其泛素化降解，进而增强ABA信号、调控种子休眠的全新分子机制。

研究团队以模式植物拟南芥为研究材料，通过序列比对、蛋白结构建模及系统生化验证，证实植物犹素化修饰核心组分——E1激活酶UBA5、E2结合酶UFC1、E3连接酶UFL1在物种间高度保守且具备完整的酶活性。体内外实验共同证实，三类核心酶可形成有序的E1-E2-E3酶促级联反应，高效完成UFM1蛋白对底物的共价修饰过程。

基因表达分析结果显示，UFL1基因在种子授粉后14至20天的成熟后期显著上调表达，表达时序与种子休眠建立的关键阶段高度契合。遗传学实验表明，UFL1缺失突变体对ABA信号不敏感，种子易在果荚内提前萌发，出现典型穗萌表型；而UFL1过表达株系ABA敏感性显著提升，种子萌发受到明显抑制。在分子机制层面，团队研究发现UFL1可与辅因子DDRGK1协同作用，直接结合ABA信号通路核心转录因子ABI5。进一步位点验证表明，UFL1特异性介导ABI5蛋白第353位赖氨酸（K353）发生犹素化修饰。该修饰可与促进ABI5降解的泛素化修饰竞争同一氨基酸位点，有效阻断ABI5通过26S蛋白酶体途径降解，维持ABI5蛋白在细胞内的稳定积累，从而放大ABA信号通路输出，强化种子休眠特性。

研究通过遗传上位性实验明确了基因上下游调控关系，证实UFL1作用于ABI5遗传通路的上游，依靠提升ABI5蛋白稳定性调控种子休眠。当ABI5的K353位点发生突变后，其犹素化修饰完全丧失，UFL1对种子休眠的调控效应也随之消失，证明该位点是UFL1发挥生物学功能的关键靶点。

该研究首次在植物体内构建了完整的犹素化修饰通路，成功鉴定出植物首个犹素化修饰底物ABI5。研究成果揭示了犹素化修饰通过拮抗泛素化调控转录因子稳定性的新机制，突破了传统认知，将植物犹素化的功能边界从内质网稳态调控，拓展至植物激素信号转导与种子发育调控领域。此项研究不仅丰富了植物蛋白质翻译后修饰的调控网络理论，为解析植物发育调控的分子机制提供了全新研究视角，同时为农作物种子休眠性状改良、培育抗穗萌新品种提供了重要的理论依据与基因靶点。张盛春教授表示，犹素化通路在不同物种中高度保守，未来可借助基因编辑等分子育种技术精准调控该通路，精准优化农作物种子休眠特性，有效降低穗萌损失，为保障粮食安全生产提供新路径。

华南师范大学生命科学学院张盛春教授为论文的通讯作者。华南师范大学生命科学学院博士后文梦瑞和副研究员黄瑞华为论文的共同第一作者。已毕业研究生杨轶凤、刘明辉、黄惠紫、莫建海和在读研究生马紫暄参与本研究部分工作。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的资助。

论文链接：https://url.scnu.edu.cn/record/view/index.html?key=c25180d50aeac0be2e23b8f329244484

撰稿：文梦瑞

初审：魏秋兰

复审：刘素宁

终审：李新强

• 发布时间：
• 2026-07-27 11:26:00 来源：华南师范大学生命科学学院 点击： 收藏本文

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