伯明翰大学和诺丁汉大学的植物科学家揭示了一种使开花植物能够感知和“记忆”环境变化的机制。

《Nature Communications》文章报道，潜在的新目标可以支持开发适应不同环境条件的植物新品种，包括谷物和蔬菜。

植物的记忆功能使它们能根据逆境或季节变化精确地协调发育。例如，许多植物都记得冬天的持续寒冷，确保只在真正的春天来临时才开花。背后的协调者是一组名为PRC2的蛋白质。在寒冷时期，这些蛋白以复合体的形式聚在一起。很少有人知道PRC2如何检测环境变化，以确保在正确的时机协调开花。

研究人员发现，这种复合物的核心成分是一种名为VRN2的蛋白质，它非常不稳定，在温暖和氧气充足时，VRN2蛋白不断分解。当环境条件变差，例如被水淹或低氧时，VRN2变得稳定以提高植物存活率。寒冷条件下，VRN2蛋白也跟着不断积累，当温度升高，PRC2复合物通过VRN2变化触发开花。令研究人员感到惊奇的是，植物在应对洪水或低氧等挑战时与面对寒冷时的反应惊人的相似。

“植物具有感知和记忆环境变化的显著能力，这使得它们可以自行掌控生命周期，”文章一作Daniel Gibbs博士解释。“VRN2在不需要时被分解，在特殊环境条件下积累。可以说，VRN2直接感知并响应来自环境的信号，并且保持PRC2按兵不动直到有需要为止。”

在全球气候发生变化的今天，这项研究的意义十分明显。“动物也有PRC2复合体，但是不具有不稳定的VRN2蛋白。这个系统似乎是开花植物自己进化出来的，”Holdsworth教授补充。“也许让植物在适应和应付环境变化中更具灵活性。这一点很重要，因为植物基本是固定在地面上的，不能移动。” （来源：生物通 伍松）

Oxygen-dependent proteolysis regulates the stability of angiosperm polycomb repressive complex 2 subunit VERNALIZATION 2

Abstract  The polycomb repressive complex 2 (PRC2) regulates epigenetic gene repression in eukaryotes. Mechanisms controlling its developmental specificity and signal-responsiveness are poorly understood. Here, we identify an oxygen-sensitive N-terminal (N-) degron in the plant PRC2 subunit VERNALIZATION(VRN) 2, a homolog of animal Su(z)12, that promotes its degradation via the N-end rule pathway. We provide evidence that this N-degron arose early during angiosperm evolution via gene duplication and N-terminal truncation, facilitating expansion of PRC2 function in flowering plants. We show that proteolysis via the N-end rule pathway prevents ectopic VRN2 accumulation, and that hypoxia and long-term cold exposure lead to increased VRN2 abundance, which we propose may be due to inhibition of VRN2 turnover via its N-degron. Furthermore, we identify an overlap in the transcriptional responses to hypoxia and prolonged cold, and show that VRN2 promotes tolerance to hypoxia. Our work reveals a mechanism for post-translational regulation of VRN2 stability that could potentially link environmental inputs to the epigenetic control of plant development.

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-07875-7