近日，我院韩莹琰/郝敬虹教授团队在国际知名Top学术期刊Plant Biotechnology Journal上在线发表了题为“LsMAPK6 Phosphorylates the LsCO Protein to Enhance Its Stability and Transcriptional Activity, Promoting Floral Transition Upon High Temperatures in Lettuce”的研究论文。该研究揭示了高温诱导生菜抽薹的核心信号模块及其分子机制，不仅深化了对植物整合环境温度信号与发育时序的理解，更为分子设计育种培育耐热、晚抽薹生菜品种提供了关键的理论基础与潜在靶标。
叶用莴苣（Lactuca sativaL.），俗称生菜，作为一种全球广泛栽培的重要蔬菜，其经济价值完全体现在营养生长阶段所形成的莲座叶片。然而，生菜性喜冷凉，夏季高温胁迫会强烈诱导其从营养生长向生殖生长转换，即启动抽薹开花程序，导致叶片生长停止、品质下降，造成重大经济损失，致使无法周年生产，严重制约产业发展，是急需解决的一大难题。因此，解析高温诱导抽薹的分子机制，是培育耐热、晚抽薹生菜品种的迫切需求。
蔬菜种质创新与高效利用团队针对都市鲜活园艺产品关键性状，多年来一直聚焦生菜耐热耐抽薹研究，在优良品种选育、关键基因挖掘及调控方面取得了一定进展。近期系统解析了LsMAPK6-LsCO-LsFT信号模块在高温抽薹中的作用，揭示了MAPK信号直接调控光周期核心因子的全新模式。核心结果如下：
1. LsMAPK6和LsCO正向调控生菜高温下抽薹开花，且LsCO位于下游
研究团队通过CRISPR/Cas9获得了lsmapk6和lsco突变体以及LsMAPK6和LsCO过表达转基因株系。在高温胁迫下，表型分析表明LsMAPK6和LsCO正向调控生菜高温下抽薹开花。在LsMAPK6-OE植株中，通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术瞬时降低LsCO的表达，能够显著减弱甚至部分回补LsMAPK6过表达所导致的早抽薹表型。这一遗传互补实验表明LsCO是LsMAPK6行使功能所必需的下游关键因子。以上结果共同表明，LsMAPK6是生菜响应高温信号，并正向调控抽薹开花的核心元件。
2. LsMAPK6通过磷酸化LsCO的Ser-258位点增强其蛋白稳定性
通过SDS-PAGE和Phos-tag两种体内激酶实验证明了LsMAPK6可能是生菜中磷酸化LsCO的主要激酶。体外激酶测定表明，LsCO确实被激活的LsMAPK6磷酸化。通过质谱（LC-MS/MS）分析，精准鉴定出LsCO蛋白上被LsMAPK6磷酸化的关键位点为第258位丝氨酸（Ser-258）。为了评估该位点的磷酸化修饰对LsCO的蛋白稳定性的影响，研究团队通过体外降解实验，分析了野生型和lsmapk6突变体背景中LsCO、模拟磷酸化突变体（LsCOS258D）和去磷酸化突变体（LsCOS258A）的蛋白丰度。结果表明，Ser-258磷酸化可以提高LsCO的稳定性。
3.磷酸化的LsCO增强了对下游靶基因LsFT的转录激活
研究前期已证实LsFT可正向调控生菜高温抽薹。通过分析LsMAPK6和LsCO的功能缺失、功能获得及回补遗传材料中LsFT基因表达的规律变化，推测LsFT可能是LsMAPK6-LsCO模块的下游靶标。正如预测的那样，酵母单杂交（Y1H）检测表明LsCO可以与LsFT启动子结合，表明LsFT是转录因子LsCO的直接靶标。且起始于-1212 bp的CORE2-2'TGTGG'顺式作用元件是LsCO在LsFT启动子上的结合位点。进一步LsCO可促进LsFT转录，LsCOS258D突变体对LsFT启动子的激活能力，显著强于LsCOS258A突变体和野生型LsCO。LsMAPK6不能促进LsFT转录，但LsMAPK6与LsCO共转可显著促进LsFT表达。这些结果表明，Ser-258磷酸化是LsCO激活抽薹开花信号的关键开关。
综上所述，研究团队提出一个“LsMAPK6-LsCO-LsFT”信号通路的工作模型（图2）。当生菜遭遇高温胁迫时，MAPK信号级联被触发，上游信号激活LsMAPK6的激酶活性。活化的LsMAPK6与LsCO直接结合，并特异性磷酸化其Ser-258位点。这一关键的翻译后修饰，一方面稳定了LsCO蛋白，使其在核内大量积累；另一方面极大地增强了LsCO的转录活性。大量高活性的磷酸化LsCO蛋白随后强力结合并激活下游核心成花素基因LsFT的启动子，驱动LsFT的高水平表达。最终，高浓度的LsFT蛋白作为决定性的开花信号，促使茎顶端分生组织从营养生长转变为生殖生长，从而完成高温诱导下的抽薹与开花进程。该“LsMAPK6-LsCO-LsFT”信号模块的解析，为理解植物如何整合环境温度信号与内在发育程序提供了全新的分子视角。
图2LsMAPK6-LsCO-LsFT模块调控生菜高温抽薹的分子模型
yl23411永利集团硕士毕业生王婷甄（现浙江省农业科学院助理研究员）、刘名家、田玉凤和在读硕士生谭青青为论文共同第一作者，yl23411永利集团郝敬虹教授和韩莹琰教授为论文共同通讯作者，yl23411永利集团在读研究生王佳璇、yl23411永利集团在读研究生穆慧芳、yl23411永利集团刘超杰副教授、yl23411永利集团王惠玉讲师、北京市农林科学院刘宁研究员为该研究做出重要贡献。华中农业大学陈炯炯教授、沈阳农业大学石跃副教授、中国科学院贾美茹副研究员、yl23411永利集团刘子妍副教授对该工作给予了重要指导。本研究依托yl23411永利集团现代园艺学“全国高校黄大年式教师团队”，得到了国家自然科学基金、北京市自然科学基金-北京市教委联合重点研发计划、yl23411永利集团“火花计划”项目的资助。
