近日，硒资源研究与生物应用湖北省重点实验室周毅峰副教授以通讯作者身份在国际知名期刊《BMCPlantBiology》(中科院二区，IF=5.3)上发表了题为“Wholegenomeidentifcation,moleculardockingandexpressionanalysisofenzymesinvolvedintheselenomethioninecycleinCardaminehupingshanensis”的研究型论文，揭示了硒超富集植物壶瓶碎米荠中硒代甲硫氨酸循环(SeMTC)的关键酶及其对硒胁迫的响应机制。作为该重点实验室富硒种质资源的培育与改良研究方向的负责人，周教授的此项研究得到了国家自然科学基金、湖北省教育科学规划项目、湖北省优秀中青年科技创新团队项目以及湖北省硒资源研究与生物应用重点实验室开放基金的资助。
　　硒是人体和动物所必需的微量元素，对植物生长和发育过程也具有促进作用。壶瓶碎米荠是发现于恩施鱼塘坝特有的一种新型超聚硒植物，其叶片硒含量极高。研究团队通过对该植物基因组的深入分析，成功鉴定出45个参与硒代甲硫氨酸循环(SeMTC)的基因，其中包括S-腺苷甲硫氨酸合成酶(MAT)、腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶(Mtase)、S-腺苷同型半胱氨酸水解酶(SAHH)和甲硫氨酸合成酶(MTR)等四个酶家族基因。通过与其他植物的SeMTC基因进行比较，研究者构建了系统发育树，探讨了C.hupingshanensis中SeMTC基因的进化关系，发现这些基因在进化上与其他植物如拟南芥等具有一定的关联性。此外，研究者分析了SeMTC基因的基因结构，并使用同源建模方法预测了相应蛋白质的三维结构和功能。在此基础上，研究者通过分子对接技术，评估了SeMTC酶与硒代谢物的亲和力，并识别了关键的活性位点残基，从而揭示了酶与底物相互作用的特性。此外，该研究还发现，在硒胁迫条件下，ChMAT3-1、ChCOMT9-1、ChSAHH1-2和ChMTR3-2基因表达水平显著上调，表明SeMTC酶不同程度地参与了对硒胁迫的响应。
　　本研究不仅揭示了C.hupingshanensis中SeMTC基因家族的组成和功能，通过分子对接和基因表达分析，在一定程度上也为植物硒代谢途径提供了新的见解。该研究对于未来硒超富集植物的生物应用和硒代谢相关基因的功能性研究具有重要的指导意义。

　　植物中硒代谢和硒代蛋氨酸循环示意图。ATP：ATP硫酸化酶；APSe：5'-磷酸硒酸腺苷；APK：5'-磷酸腺苷激酶；PAPSe：磷酸腺苷磷硒酸盐；SOT：磺基转移酶；APR：腺苷5'-磷酸硫酸还原酶；SiR：亚硫酸还原酶；OASTL：O-乙酰丝氨酸（硫醇）裂合酶；SeCys：硒代半胱氨酸；SMT：硒代半胱氨酸甲基转移酶；SeMSeCys：硒甲基硒代半胱氨酸；DMDSe：二甲基二硒化物；SL：硒半胱氨酸酶；CγS：胱硫醚γ合酶；SeCysth：硒代胱硫醚；CβL：胱硫醚β裂解酶；SeHcys：硒同型半胱氨酸；MMT：蛋氨酸甲基转移酶；methl-SeMet：甲基硒代蛋氨酸硒；DMSeP：丙酸二甲基硒；DMSP：二甲基磺基丙酸裂解酶；DMSe：二甲基硒化物
　　原文链接：https://doi.org/10.1186/s12870-024-04898-9。
　　

编辑：商龙臣

审核：张驰