2026年9月18日，《Nature Communications》在线发表了电子竞技博彩-电竞投注平台 雷明光研究组题为“A ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase facilitates H2A.Z removal in response to phosphate starvation”的研究论文。该研究首次揭示了去泛素化酶UCH2通过去除组蛋白变体H2A.Z的泛素化修饰、促进H2A.Z从磷饥饿响应基因启动子上移除，从而激活基因表达的新机制，为作物磷高效利用提供了全新理论依据。

研究背景

磷是植物生长发育不可或缺的核心营养元素，素有“生命之磷”之称。然而，土壤中大多数磷难以被植物直接吸收利用，在当今全球磷矿资源日趋紧张的背景下，提高作物磷吸收和利用效率已成为保障农业可持续发展的重大课题。为应对磷匮乏环境，植物进化出一套精细的应答机制，包括重塑根系构型、激活磷饥饿响应（PSI）基因表达等。

雷明光团队长期致力于植物磷信号转导机制研究，首次在模式植物拟南芥中鉴定出细胞内磷信号分子InsP8，阐明了其结合SPX1蛋白、抑制下游关键转录因子PHR1活性的分子机制（Dong et al., Molecular Plant, 2019）；并与上海师范大学邢维满教授合作解析了水稻SPX1蛋白感受磷信号分子、通过施加空间位阻破坏PHR2二聚体的生化机制（Zhou et al., Nature Communications, 2021）。然而，PHR1激活下游基因表达的机制还不清楚。组蛋白变体H2A.Z在磷充足时富集于PSI基因启动子并抑制基因表达，缺磷时则被移除、基因随之激活。然而，PHR1与H2A.Z之间如何衔接，究竟是谁把H2A.Z这个“路障”搬走，一直是该领域未解的关键问题。

研究内容

研究团队通过CRISPR/Cas9基因编辑构建了拟南芥uch2突变体。UCH2属于泛素羧基末端水解酶家族，其功能是去除蛋白质上的泛素标签。研究发现，在磷饥饿条件下，uch2突变体花青素积累减少、植株磷含量显著降低，PSI基因的诱导表达明显受阻；野生型UCH2能够回补这些缺陷，而催化失活的UCH2变体则不能，表明UCH2的去泛素化酶活性是其调控磷饥饿响应所必需的（图1）。

图1：去泛素化酶UCH2调控植物磷饥饿响应

     研究人员进一步利用CUT&Tag等组学技术发现，缺磷时UCH2在全基因组范围内被招募至染色质，且这种招募依赖于PHR1。PHR1识别PSI基因启动子上的特定DNA序列，将UCH2“带路”至这些位点；在phr1突变体中，UCH2的染色质结合显著减弱，PSI基因启动子上的H2A.Z移除也随之受阻（图2）。

图2：磷饥饿条件下PHR1将UCH2招募至PSI基因启动子

机制研究表明，UCH2在PSI基因启动子上去除H2A.Z第129和132位赖氨酸的泛素化修饰。H2A.Z需要被泛素化才能稳定“锚定”在染色质上；一旦泛素标签被UCH2摘除，H2A.Z便失去锚点、从启动子上移除，PSI基因得以激活。研究人员将H2A.Z的K129/K132突变为不可泛素化的形式，发现该植物在缺磷时PSI基因更易被激活、磷积累更多；且此时再破坏UCH2已不再产生影响，证明H2A.Z的这两个泛素化位点正是UCH2的作用靶点（图3）。

图3：UCH2去除H2A.Z泛素化修饰、激活PSI基因表达的工作模型

研究意义

该研究首次在植物磷饥饿响应中鉴定出连接转录因子与染色质动态调控的去泛素化酶，补全了“PHR1—UCH2—H2A.Z”信号链，回答了长期以来“谁移除了PSI基因上的H2A.Z”这一关键问题。研究还揭示了一个精巧的可逆调控开关：磷充足时，BMI1蛋白为H2A.Z贴上泛素标签，H2A.Z留在原位、PSI基因保持沉默；磷饥饿时，PHR1引导UCH2摘除泛素标签，H2A.Z被移除、基因激活。“写标签”与“擦标签”两个动作相互配合，使植物能够根据环境磷状况快速、精准地调节基因表达，而无需合成新的蛋白质。从应用角度看，UCH2及其调控通路为提高作物磷利用效率提供了新的遗传靶点。传统育种主要关注磷转运蛋白和根系构型，而这项研究提示，从染色质调控入手优化基因激活效率，可能是培育“磷高效”作物的一条新路。

相关信息

中国科学院分子植物科学卓越创新中心已毕业博士生孟凡孝、中国科学院新疆生态与地理研究所肖薪龙研究员、杭州师范大学马国杰老师为论文共同第一作者，杭州师范大学雷明光教授为唯一通讯作者。美国爱荷华州立大学助理研究员Viswanathan Satheesh、中国科学院生物化学与细胞生物学研究所博士后武琪贵、上海植物逆境生物学研究中心赵宇航博士以及杭州师范大学研究生陈浩、卢宪伟、蒋骏峰对研究工作提供了重要帮助。杭州师范大学为第一单位。

论文链接：//www.nature.com/articles/s41467-026-77882-6