油脂不僅是種子儲存能量的重要形式，更是人類營養供給與工業生產中不可或缺的關鍵原料。SUMO修飾作為影響蛋白質功能的關鍵修飾方式，廣泛參與植物生長發育的調控過程。然而，其在種子油脂合成過程中的具體生物學功能尚未明確闡明。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所首次揭示，SUMO蛋白酶SPF1和SPF2通過對油脂合成核心轉錄因子WRI1的去SUMO化修飾，動態調控其蛋白質穩定性，從而精準影響種子發育和油脂積累過程。這一發現為重要轉錄因子SUMO化及去SUMO化調控種子發育及油脂代謝提供了新視角，也為作物含油量的遺傳改良提供了潛在靶點。
SPF1或SPF2功能缺失使擬南芥種子變大且含油量顯著上升。與野生型成熟種子含油量30.07%相比，spf1-1突變體含油量提升至34.36%，spf2-1突變體含油量提升至32.48%，而spf1-1 spf2-1雙突變體含油量顯著提升至36.54%，且種子也顯著增大。這表明SPF1和SPF2是種子大小和油脂合成的關鍵負調控因子。轉錄組結果表明在spf1-1、spf2-1或spf1-1、spf2-1的突變體中，脂肪酸合成通路的關鍵基因如WRI1被激活。SPF1和SPF2均可與WRI1直接互作，而且是WRI1特異的SUMO蛋白酶。推測SPF1和SPF2是通過WRI1來發揮對油脂合成的調控作用。
WRI1蛋白在體內外均可被SUMO1修飾，且該修飾能顯著增強WRI1蛋白的穩定性。在WRI1蛋白的2個SUMO化位點中K257是影響油脂合成的重要功能位點。當K257位點突變后，WRI1的SUMO化水平大幅下降，蛋白穩定性降低，其促進種子發育和油脂合成的能力也嚴重受損。SUMO化WRI豐度在spf1-1、spf2-1或spf1-1、spf2-1的突變體中顯著提升，是突變體種子油脂積累的重要原因。
相關成果在線發表在《植物通訊》（Plant Communications）上。研究工作得到國家重大研究發展計劃、國家自然科學基金等的支持。
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