植物蛋白質翻譯后修飾組學研究進展

劉靜 李亞超 周夢巖 吳鵬飛，2 馬祥慶，2 李明，2

（1. 福建農林大學林學院，福州 350002；2. 福建省杉木種質創新及產業化工程研究中心，福州 350002）

植物細胞主要通過蛋白質行使其復雜的生理功能，而蛋白質修飾是植物蛋白質組多樣性的關鍵機制。蛋白質翻譯后修飾（Protein post-translational modification，PTMs）主要通過在氨基酸側鏈、蛋白質的C或N末端共價結合一些化學小分子基團，通過修飾現有的功能基團或引入新的基團來擴展20種標準氨基酸的化學修飾和性質［1］，從而精細調控蛋白質的結構、功能、定位、活性和蛋白質間的相互作用［2］。PTMs的發生賦予了同一種蛋白質的多種生物學功能，導致蛋白質的表達水平即使沒有發生改變，但經過翻譯后修飾的蛋白質功能發生顯著變化。迄今為止，Uniprot數據庫（http：//www.uniprot.org/docs/ptmlist）收錄了約461種的PTMs，目前發現的蛋白質大部分都可發生翻譯后修飾，同一個蛋白質還可以單獨或同時發生多種翻譯后修飾，從而極大地豐富了蛋白質的種類和功能。

研究發現，植物體內普遍存在著磷酸化、乙酰化、巴豆酰化、琥珀酰化、丁酰化、泛素化、糖基化、S-亞硝基化和丙酰化等PTMs類型，這些PTMs參與了植物蛋白質合成降解、轉錄調控、信號識別轉導、代謝調控、生物與非生物脅迫響應等各種代謝過程。對植物響應非生物脅迫的ABA信號調節過程研究表明，蛋白質磷酸化修飾通過激酶的磷酸化來激活介導氣孔開閉或脅迫應激相關靶蛋白功能，從而廣泛參與ABA受體信號轉導；而泛素化修飾則通過泛素-蛋白酶體對一些關鍵轉錄因子的降解來調控ABA信號轉導中關鍵組分的時空表達［3］。植物面對病原菌的脅迫時，植物免疫信號轉導很大程度上依賴于PTMs來誘導信號轉導途徑的快速改變，以實現適合病原體類型和感染壓力的反應［4］。植物病原微生物互作過程中，多種病原微生物通過干擾宿主蛋白的磷酸化狀態攻擊免疫系統，以提高其致病性［5］。此外，蛋白質的泛素化修飾可以調節質膜的蛋白質豐度和定位使植物適應變化的環境，糖基化能調控蛋白質的折疊和內質網腔內的質量控制，乙酰化修飾也被證明廣泛參與植物種子、根、花等器官的發育和器官生長過程中的細胞增殖［6-7］。近年來，隨著蛋白質分離技術和新型質譜技術的不斷發展，蛋白質修飾組學研究取得了較大突破，越來越多的PTMs類型的發現極大地豐富了人們對植物生物學過程和調控機制的認識。表1列出了Plant PTM Viewer網站（https：//www.psb.ugent.be/webtools/ptmviewer/index.php）所統計植物中103480個蛋白質中存在的430387個PTMs（截至2020年7月）。本文將主要結合PTMs的功能結構、生理機制和熱點應用等方面介紹近年來磷酸化、乙酰化、琥珀酰化、糖基化、泛素化、巴豆酰化、S-亞硝基化、2-羥基異丁酰化等PTMs研究進展，旨在為認識植物中PTMs的關鍵生物學功能和研究前景提供參考。

表1 植物蛋白質翻譯后修飾統計

1 常見的蛋白質翻譯后修飾

1.1 磷酸化修飾

磷酸化是植物體內最常見的PTM，主要通過蛋白激酶和磷酸酶的作用在特定絲氨酸（Ser）、蘇氨酸（Thr）和酪氨酸（Tyr）的羥基上添加或去除一個或多個磷酸基團，進而有效地改變底物蛋白的結構和活性［8］，從而參與植物溫度脅迫、鹽脅迫、干旱脅迫、養分脅迫和激素調控等大多數代謝和生理途徑。

Mizoi等［9］研究發現，擬南芥負調控域（Negative regulatory domain，NRD）中的Ser/Thr在非生物脅迫下被磷酸化，且它們的磷酸化程度隨著熱響應程度的增加而降低，這種磷酸化可能是由酪蛋白激酶1介導的，對于在非脅迫下脫水反應元件結合蛋白2A（DREB2A）的NRD依賴性蛋白酶體降解至關重要。類似地，冷處理下擬南芥幼苗中的絲裂原活化蛋白激酶（MEKK1）被Ca2+/鈣調蛋白調控的受體樣激酶（CRLK1）磷酸化，同時有絲分裂原活化蛋白激酶2（MKK2）被MEKK1磷酸化［10］。除磷酸化修飾外，在擬南芥中也存在去磷酸化修飾，Yu等［11］在擬南芥中發現一類新型絲/蘇氨酸蛋白磷酸酶PP6（Protein phosphatase 6），其能夠拮抗性地調控蛋白質的磷酸化修飾，從而以去磷酸化修飾的形式調節生長素的極性運輸，并能抑制擬南芥的光形態建成。Pi等［12］比較了鹽脅迫下大豆耐鹽品種（Wenfeng07）和鹽敏感品種（Union85140）幼苗根部的磷酸化蛋白質組和蛋白質組學水平變化，鑒定出1163個磷酸化位點存在差異，確認了89個差異表達蛋白的表達模式，提出一種主要由磷酸化的MYB轉錄因子介導的查爾酮代謝途徑的耐鹽機制，該途徑涉及查爾酮代謝。常麗麗等［13］在干旱脅迫下的木薯葉片中（Manihot esculenta）鑒定出28個磷酸化蛋白點在葉片中的表達豐度發生顯著變化。其中大部分參與光合作用的蛋白積累量在干旱脅迫后顯著降低，而參與能量代謝、碳代謝、脅迫與防御、轉錄翻譯等途徑的大部分蛋白質積累量則明顯升高。

在養分脅迫下，蛋白質的磷酸化修飾也參與植物根系生長、激素分泌和養分循環等脅迫應激響應。對磷脅迫下的水稻研究發現，缺磷導致554個蛋白的磷酸化水平發生顯著性改變，其中546個蛋白的磷酸化水平降低，8個蛋白磷酸化水平升高，且磷酸化差異蛋白主要集中在RNA加工、轉運、剪切、翻譯以及碳代謝通路中。利用磷酸化位點基序分析發現，絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）、酪蛋白激酶2（CK2）和鈣依賴性蛋白激酶（Calcium-dependent protein kinases，CDPK）底物分別占磷酸化差異蛋白質的54.4%、21.5%和4.7%，表明磷酸化蛋白譜的修飾是磷素饑餓誘導過程中的重要應答機制［14］。在氮脅迫下，擬南芥中NADPH/NADPC和ATP/AMP比值的增加，導致腺苷磷酸活化蛋白激酶（AMPK）的活性以及核隱花色素1蛋白的磷酸化和豐度發生變化［15］。對擬南芥生長素生物合成酶的潛在蛋白修飾研究發現，擬南芥氨轉移酶（TAA1）在蘇氨酸101處被磷酸化，可調節生長素的生物合成，并且適當調節根分生組織大小和根毛的發育［16］。磷酸化在植物免疫調控中也發揮重要作用。Wang等［17］從2個粳稻品種Ningjing1和Yun2273的雜交后代中分離出穩定的天然突變體CDS1，研究發現CDS1編碼水稻的一種環核苷酸門控通道蛋白OsCNGC9，其與分子模式觸發免疫（Pattern-triggered immunity，PTI）相關的受體樣細胞質激酶OsRLCK185發生物理作用并磷酸化從而激活Ca2+通道活性觸發植物免疫響應。

1.2 乙酰化修飾

乙酰化是由組蛋白乙酰轉移酶（Histone/Lysine acetyltransferase，HATs）和組蛋白去乙酰化酶（Histone/Lysine deacetylase，HDACs）控制的一種蛋白質修飾類型，主要有N-端乙酰化和賴氨酸乙酰化2種類型。N-端乙酰化是通過結合核糖體的乙酰基轉移酶的催化將乙酰輔酶A的乙酰基轉移至正在合成的多肽鏈上，同時除去N-端的甲硫氨酸，通常是不可逆的單向乙酰化修飾類型。賴氨酸乙酰化是通過細胞質酶催化作用在細胞核內組蛋白內部賴氨酸殘基上添加乙酰化修飾基團，其通常是可逆的乙酰化與去乙酰化反應過程。

乙酰化修飾主要參與植物光合作用、器官生長發育、脅迫響應等過程。Zhang等［18］通過對普通小麥（Triticum aestivum）品種中國春進行蛋白質乙酰化修飾組學分析，在277個蛋白質上鑒定出416個賴氨酸修飾位點，其中26個乙酰化蛋白參與光合作用和卡爾文循環，并可以調節蛋白質間的相互作用。擬南芥乙酰轉移酶GCN5可以與亮氨酸拉鏈類的轉錄因子HY5蛋白互作，募集GCN5到光響應基因（PhANGs）和葉綠素合成相關基因（CBGs）的啟動子上，誘導H3K9ac及H3K27ac位點處的組蛋白發生乙酰化修飾，進而促進這些基因的表達來增強植物葉綠素的生物合成［19］。對水稻減數分裂時期的花藥研究發現，花藥中的676個蛋白中具有1354個賴氨酸乙酰化位點，賴氨酸乙酰化蛋白主要參與刺激反應、代謝酶活性、輔因子結合和細胞成分［20］。Xue等［21］在水稻幼苗的866個蛋白質中鑒定出1353個乙酰化位點，其中45%的蛋白定位在葉綠體上，組蛋白H3、賴氨酸27和36的乙酰化水平明顯在冷脅迫下增加。當水稻在黑暗和淹水條件下，95%以上的賴氨酸乙酰化標記的蛋白都有賴氨酸巴豆酰化和賴氨酸丁酰化標記，水稻組蛋白賴氨酸乙酰化和酰化的比例受環境和代謝信號的動態調節，這可能是微調表觀遺傳控制植物適應環境變化的機制［22］。植物被病原體感染會觸發宿主細胞內復雜的分子干擾，一些病原體可以直接在宿主細胞內傳遞編碼乙酰轉移酶的效應分子，以修飾特定宿主蛋白的乙酰化，如擬南芥HOOKLESS1（HLS1）可以通過靶基因座染色質上的組蛋白乙酰化調節植物對病原體和脫落酸的反應，疫霉菌（Phytophthora）效應因子PsAvh23能夠減弱寄主植物組蛋白H3K9的乙酰化修飾，從而使寄主植物防衛基因表達量下降［23］。

1.3 琥珀酰化修飾

琥珀酰化是在研究大腸桿菌中參與蛋氨酸合成第一步的高絲氨酸轉琥珀酰酶（Homoserine transsuccinylase，HTS）時發現的，是琥珀酰基供體通過酶學等方式將琥珀酰基團共價結合到賴氨酸殘基的過程［24］。在水稻、小麥、茶樹（Camellia sinensis）等植物的不同部位、不同生長時期都會表現出琥珀酰化修飾。Meng等［25］在水稻種子鑒定出347個蛋白上的854個琥珀酰化修飾位點，且琥珀酰化修飾蛋白在應激響應、能量代謝、貯存蛋白等功能或通路中存在顯著富集，其中在淀粉合成通路中存在大量的琥珀酰化修飾以及其他酰化修飾，證明了琥珀酰化修飾在種子發育的淀粉合成中的重要性。Zhang等［26］對普通小麥賴氨酸琥珀酰化進行分析，發現在173個蛋白質中有琥珀酰化修飾位點330個，修飾后的蛋白質分布在多個亞細胞區室中，參與光合作用和卡爾文循環等多種生物過程。“安吉白茶”中的2132個蛋白質中有3530個賴氨酸琥珀酰化位點，通過對其3個典型發育階段的比較，發現具有不同琥珀酰化水平的蛋白質主要參與光合作用、碳固定、氨基酸和卟啉的生物合成以及葉綠素代謝［27］。Yuan等［28］在山核桃（Carya cathayensis）中鑒定出202個蛋白質中的259個琥珀酰化位點。對其2個嫁接階段的比較，發現差異表達的琥珀酰化蛋白主要涉及糖代謝、固碳、氨基酸代謝和植物與病原菌的相互作用。此外，還發現7個具有11個琥珀酰化位點的熱休克蛋白，這些蛋白在接枝過程中均呈上調表達。

1.4 糖基化修飾

糖基化是蛋白質分子在特定的糖苷轉移酶作用下，以共價鍵（N-糖苷鍵或O-糖苷鍵）形式連接糖基分子形成糖蛋白的過程，主要分為N-連接糖基化、O-連接糖基化、糖基磷脂酰肌醇（Glycosylphosphatidylinositol，GPI）、蛋白聚糖以及O-連接的N-乙酰葡萄糖胺（O-GlcNAc）等幾種形式［29］。其中，N-糖基化是最常見的PTM，是蛋白質進入分泌途徑的關鍵［30］。糖基化修飾在植物中參與了信號傳遞、光合作用、花期調控、細胞壁合成、抗病防御等多種生物學過程。

Ying等［31］在水稻胚中共鑒定出191個獨特蛋白的242個糖基化位點，其中N-糖基化通過調節碳水化合物的代謝而參與了胚萌發，且糖基化介導的油菜素類固醇信號（Brassinolide，BR）可能是調控水稻胚萌發的關鍵機制。Wang等［32］在水稻葉片中發現N-糖基化發生在與多種生物過程有關的蛋白質上，尤其是光合作用和碳代謝。Xing等［33］研究揭示了擬南芥O-GlcNAc糖基化介導表觀遺傳修飾調控開花的機制，O-GlcNAc轉移酶SEC可以直接催化組蛋白甲基轉移酶ATX1使其獲得O-GlcNAc修飾，并建立組蛋白甲基轉移酶的O-GlcNAc修飾參與植物發育過程的新功能。此外，擬南芥UDP-糖基轉移酶UGT76F1，可通過生長素的主要前體IPyA糖基化以光和溫度依賴性方式調節活性生長素水平來介導下胚軸生長［34］。小黑楊樹葉芽和花芽中存在與細胞壁合成、代謝、氧化還原、蛋白水解等多種功能相關的糖基化蛋白，且89%的是N-糖基化修飾［35］。

Chen等［36］對模式病原真菌稻瘟菌營養菌絲、分生孢子以及附著胞各階段的N-糖基化蛋白進行鑒定和比較，發現355個蛋白中具有559個N-糖基化位點。其可以通過修飾不同類別的靶標蛋白進而協調菌絲、分生孢子以及附著胞分化等不同生物學發育過程。在N-糖基化修飾的靶標蛋白中包含許多參與N-糖基化、O-糖基化以及GPI錨定修飾等過程的關鍵蛋白，表明3種糖基化修飾之間存在相互協同的現象。同時，GPI錨定可通過影響細胞壁的完整性和逃避宿主免疫識別，促進稻瘟病菌向宿主細胞的滲透［37］。N-糖基化修飾在稻瘟菌致病過程中也發揮著重要功能，可以通過修飾稻瘟菌效應蛋白Slp1來逃避寄主免疫反應［38］。

1.5 泛素化修飾

泛素化是一種常見的蛋白質翻譯后修飾，是指一個或多個泛素分子（Ubiquitin）在一系列特殊酶的作用下，將細胞內的蛋白質分類，從中選出靶蛋白分子，并對其進行特異性修飾的過程。其根據連接泛素的數量和方式可分為單泛素化、多泛素化和多聚泛素化。擬南芥中泛素化涉及的蛋白約占總蛋白的5%，在植物的生長過程中發揮著非常廣泛而重要的作用［39］。泛素化修飾已被證明參與植物脅迫響應、物質代謝和種子萌發等過程。

研究發現，擬南芥Lys-63（K63）多泛素化修飾依賴于泛素結合酶UBC35/36，并鑒定到13個參與K63多泛素化修飾的E3連接酶及近400個含有K63多泛素修飾的底物蛋白，Romero-Barrios等［40］還以此構建了擬南芥K63多泛素修飾的網絡。揭示了K63多泛素修飾通過調控生物及非生物脅迫響應、物質代謝、微管運輸、跨膜轉運、細胞核轉運蛋白、染色體結構和RNA剪切等過程影響擬南芥的生長發育。干旱脅迫下，在茶葉中鑒定出781個蛋白中的1409個賴氨酸泛素化位點，其中12個蛋白中的14個位點上調，91個蛋白中的123個位點下調，表明大量泛素化蛋白參與了茶葉中的代謝途徑，包括泛素介導的蛋白水解、兒茶素的生物合成、碳水化合物和氨基酸代謝［41］。He等［42］通過去泛素化酶抑制劑PR-619處理萌芽過程的水稻去皮種子，結果顯示PR-619顯著提高泛素化修飾水平并抑制種子的萌發，表明泛素化修飾在種子萌發過程中具有重要的生物學功能。Guo等［43］通過研究矮牽牛蛋白質組和泛素組及其之間的關系，發現在乙烯處理16 h后的矮牽牛花冠中共有2270個泛素化位點，其中320個泛素化位點上調，127個泛素化位點下調，表明矮牽牛在乙烯介導的花冠衰老過程中總體泛素化水平增加。

低磷脅迫下，泛素化修飾可以調控植物根系磷轉運蛋白PHT1和PHO1活性、穩定性和亞細胞定位，從而調控植物根系在不同磷濃度下的磷轉運活動，還可以通過對磷信號通路關鍵轉錄因子及其互作蛋白的泛素化修飾來啟動或關閉下游磷饑餓誘導相關基因的表達，并通過泛素化或SUMO化修飾來調控植物低磷脅迫下的糖代謝、氮代謝或者激素代謝等過程［44］。Suen等［45］研究了去泛素化酶OTU5在植物根系缺磷脅迫響應中的關鍵作用，發現OTU5表達缺失促進了植物根毛增加并抑制主根生長，其可能位于植物磷信號調控網絡的下游，通過維持氧化還原平衡和染色質結構來參與低磷脅迫下的信號響應。泛素化在植物抗病中也發揮著重要的作用。胡婷麗等［46］總結了有關泛素化在植物抗病反應中的功能及作用機制，認為許多E3泛素連接酶參與調控植物的抗病性，其泛素化靶標蛋白可介導抗病信號途徑的傳導，甚至一些病原物效應蛋白也在其宿主細胞中起E3泛素連接酶的作用，并以此來干擾植物抗病反應。

1.6 巴豆酰化修飾

Tan等［47］新發現的一種進化保守的酰化修飾——賴氨酸巴豆酰化，主要發生在組蛋白的賴氨酸殘基且主要分布在活躍基因的啟動子區域或潛在增強子區域的組蛋白上，廣泛參與基因的啟動、激活與表達，從而調控植物的生理過程。

目前賴氨酸巴豆酰化在水稻、煙草和茶葉等植物中有報道。Liu等［48］在水稻幼苗的690種蛋白質上鑒定出1265個賴氨酸巴豆酰化位點。其中，有51%的賴氨酸巴豆酰化蛋白位于葉綠體，且賴氨酸巴豆酰化修飾的程度與基因區域的基因表達呈正相關。Sun等［49］在煙草中鑒定出2044個巴豆酰化修飾位點，分布在637個蛋白上，其中72個蛋白參與了光合作用以及多個代謝途徑，如碳代謝、檸檬酸循環、糖酵解、氨基酸生物合成等。大量的巴豆酰化蛋白通過泛素-蛋白酶體系統參與了蛋白質的生物合成、折疊和降解。Sun等［50］對銨態氮脅迫和恢復供應銨態氮前后的茶樹葉片進行蛋白質組分析，發現茶樹葉片中的971種蛋白質上存在2288個賴氨酸巴豆酰化修飾位點，其中大多數賴氨酸巴豆酰化修飾蛋白位于葉綠體和細胞質中。與銨態氮缺乏相比，在恢復供應銨態氮3 h和3 d分別有120和151個賴氨酸巴豆酰化修飾蛋白差異表達。對番木瓜果實的整體巴豆酰化修飾蛋白質組分析，發現2120個蛋白質中存在5995個賴氨酸巴豆酰化位點，且主要富集到與抗生素的生物合成、碳代謝、氨基酸的生物合成和糖酵解等代謝通路。此外，研究還發現了40種與氨基酸代謝途徑有關的巴豆酰化酶，揭示了其在調節氨基酸代謝中具有潛在的保守功能［51］。

1.7 S-亞硝基化修飾

一氧化氮（NO）是所有生物體內調節多種生物過程的重要信號分子，其主要生理功能是通過蛋白質S-亞硝基化來實現的，S-亞硝基化是具有可逆性的以氧化還原為基礎的PTM，是NO基團共價連接至靶蛋白特定半胱氨酸殘基的自由巰基從而形成S-亞硝基硫醇（SNO）的過程［52］。S-亞硝基化修飾廣泛存在于各有機體中，主要調控植物的生長、免疫反應、脅迫反應、葉綠素代謝及光合作用等多種生物學過程，已成為非生物脅迫響應中傳遞NO生物活性的主要機制［53］。

Lin等［54］鑒定出水稻中NO累積突變體noe1，發現noe1突變體中蛋白質的S-亞硝基化高低對葉片細胞的死亡程度起到直接性影響作用，說明蛋白質S-亞硝基化修飾對植物葉片細胞的死亡過程有重要影響。對擬南芥進行一系列研究發現，擬南芥細胞抗壞血酸過氧化物酶（Ascorbate peroxidase1，APX1）在半胱氨酸（Cys）-32的S-亞硝基化在脅迫反應期間調節其活性，從而增強植物對氧化損傷的耐受性，在調節免疫反應中也起著重要作用［55］。Hu等［56］在擬南芥的926個蛋白質中鑒定出1195個內源的S-亞硝基化肽，其中在S-亞硝基半胱氨酸殘基的兩側有幾個含有酸性而非堿性氨基酸殘基的基序。這些S-亞硝基化蛋白參與廣泛的生物過程，并在葉綠素代謝、光合作用、碳水化合物代謝和應激反應中顯著富集。S-亞硝基化在植物某些器官發育中有抑制作用，Gong等［57］通過敲除番茄中S-亞硝基谷胱甘肽還原酶（S-nitrosoglutathione reductase，GSNOR）增加了內源性NO水平和S-亞硝基化，從而提高發芽率、降低光合作用、抑制根和下胚軸的生長，導致果實結實率和產量下降。在能量代謝過程中，鑒定出395個內源性S-亞硝基化蛋白中的554個S-亞硝基化位點，表明GSNOR介導的S-亞硝基化能量代謝在番茄生長發育中起關鍵作用。

1.8 2-羥基異丁酰化修飾

Dai等［58］首次發現進化上保守的賴氨酸2-羥基異丁酰化，并指出2-羥基異丁酰化在組蛋白中具有很高的發生頻率，能夠調節DNA纏繞的松緊程度，從而調控基因表達，在生物表觀遺傳調控上可能發揮重要作用。Yu等［59］研究發現，小立碗蘚（Physcomitrella patens）中3001個蛋白質中有11976個2-羥基異丁酰化位點，這些2-羥基異丁酰化修飾的蛋白廣泛參與了細胞代謝，并表現出不同的亞細胞定位。Meng等［60］在水稻種子發育過程中有效地鑒定了2512個蛋白中的9916個賴氨酸2-羥基異丁酰化位點，分析表明賴氨酸2-羥基異丁酰化可較好地靶向多種重要的生物過程，包括糖酵解/糖異生、TCA循環、淀粉生物合成、脂質代謝、蛋白質生物合成和加工等。目前，2-羥基異丁酰化在植物方面的研究還比較有限。

1.9 其他修飾類型

目前，對植物PTMs研究還發現了丁酰化、丙酰化、丙二酸化、羰基化、肉豆蔻酰化等新型修飾類型，但這些新型修飾類型在植物上的研究還極少。丁酰化是一種新型的四碳鏈組蛋白酰化修飾，主要集中在水稻。水稻黑暗和淹水條件下，Lu等［22］發現了4個丁酰化位點（H3K14、H4K12、H2BK42和H2BK134），其可能為植物逆境誘導提供基因平衡，并為乙酰化基因激活提供平臺。Liu等［61］研究證明賴氨酸丁酰化主要富集在水稻基因組的基因體區域，尤其是在外顯子中，其富集水平與基因表達呈正相關，其可以促進組織乙酰化基因表達。丙酰化是在酰基轉移酶的作用下催化丙酰基團共價結合到底物蛋白質賴氨酸殘基上的過程。Yang等［62］在集胞藻中發現丙酰化修飾參與光合作用和新陳代謝調控，同時揭示了可逆的丙酰化是一種功能性修飾，集胞藻具有調控光合作用和碳代謝的潛力，這種潛力同樣存在其他光合作用有機體中。

2 總結與展望

PTMs在植物體內是普遍發生的，且一個蛋白質會有多種PTMs位點，從而極大地豐富了植物蛋白質的種類和功能。隨著特異性蛋白質修飾位點檢測、純化方法和質譜技術的不斷進步，近年來，植物蛋白質組中PTMs調控位點的鑒定和定量研究呈指數增長趨勢［1］。這些研究大多證明，PTMs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。所以研究PTMs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PTMs鑒定和藥物靶向位點開發研究，PTMs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，特別是針對多種類型的PTMs以拮抗或組合的方式發揮作用的研究還極少。Cao等［63］研究發現毛泡桐叢枝病發生過程中蛋白質的珀酰化和乙酰化協同發揮重要作用，蛋白質的糖基化和磷酸化修飾相互作用調控小麥的開花過程，而小麥苗期鹽脅迫響應也受到蛋白質乙酰化和琥珀酰化修飾的共同調控［64-65］。未來的研究除揭示新的修飾類型外，對植物不同蛋白質修飾類型、修飾位點時空特征、功能關系、調控機制和對蛋白質互作的影響研究是蛋白質修飾組學研究的主要方向。

由于植物體內同時存在各種不同類型PTMs，且PTMs可能具有定位效應，導致功能的激活或失活。因此，無法直接從大規模定量PTMs數據集推斷每個PTMs事件的功能相關性。因此，目前，主要通過進行大規模的定量蛋白質組質譜數據獲得修飾圖譜，再從蛋白質修飾圖譜中選取關鍵調控蛋白進行功能驗證。開發新型的蛋白質修飾位點檢測和純化方法，并將定量蛋白質組學技術和靶向蛋白質組學分析等多種技術結合起來，從而快速準確的鑒定出更多PTMs位點，并建立健全不同物種PTMs位點數據庫和功能信息庫。對于深入揭示PTMs在植物表觀遺傳調控中的關鍵功能和作用機制具有重要意義。此外，由于PTMs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，所以對已經發現了的PTMs的作用機理以及生物學意義還有待進一步研究。最終能夠為調控植物生長發育以及控制其病害等不同脅迫提供新思路。