近日，林木遺傳育種全國重點實驗室、生物科學與技術學院種子生物學研究團隊在Plant Physiology（中國科學院一區Top），在線發表了題為Glutathionylation of a glycolytic enzyme promotes cell death and vigor loss during aging of elm seeds的研究論文，揭示了谷胱甘肽化修飾介導的GAPDH-VDAC蛋白互作調控家榆種子活力和細胞死亡的分子機制。
圖1 Plant Physiology在線發表截圖
種質資源是地球生命的基礎，也是人類賴以生存和發展的根本。種子自成熟起便要經歷老化過程，導致其活力不可逆下降甚至完全喪失，為農林業生產帶來了巨大損失，也使得植物多樣性保護面臨嚴峻挑戰。
圖2 VDAC參與細胞死亡和種子老化的調控
本研究發現，家榆種子老化過程中糖酵解酶GAPDH1的半胱氨酸位點發生谷胱甘肽化修飾，與線粒體離子通道蛋白VDAC蛋白互作后引起線粒體膜通透性轉變，導致促凋亡因子釋放，加速了細胞凋亡的發生。電感耦合等離子體質譜和生化方法分析表明，老化過程中游離的金屬鋅水平升高，引起胞內GSH含量增加，進而促進了GAPDH的谷胱甘肽化修飾。與上述結果一致的是，鋅特異性螯合劑能顯著延緩家榆、蘿卜、辣椒和卷心菜等多種種子的老化進程。
圖3 GAPDH谷胱甘肽化修飾介導其與VDAC互作
綜上所述，Zn-GSH-GAPDH1軸在種子老化過程中調節VDAC門控功能，促進細胞死亡、加速種子活力喪失。因此，抑制該途徑對于延緩種子老化具有重要作用。本研究揭示了具有普適性的種子活力調控機制，為種質資源長期保存的實踐工作奠定了基礎。
圖4 谷胱甘肽化GAPDH-VDAC互作調控種子細胞死亡模式圖
我校生物科學與技術學院薛華副教授、汪曉峰教授和已畢業博士李瑩為本文通訊作者，李瑩和已畢業碩士研究生王昱為本文共同第一作者。英國皇家植物園邱園千年種子庫前首席科學家、中國科學院昆明植物研究所Hugh W. Pritchard研究員對本研究進行了指導。本研究得到了國家自然科學基金（31971646、91954202和31770700）等項目的資助與支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae197
