遗传发育所植物NAD补救合成途径解析和进化研究获进展

NAD (尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸) 作为电子传递载体（辅酶）参与众多的氧化还原反应而为广大研究人员所熟知。在植物NAD补救合成途径中（Preiss-Handler途径），特异性存在尼克酸（nicotinate，NA）和多种NA的衍生物（糖基化，甲基化等），但迄今为止，关于NA衍生物在植物代谢中的分子机制及其生理功能尚未有报道。

中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋研究组前期的研究表明NA的O-位糖基化修饰可能保护植物细胞免受种子萌发过程中NA过度积累所造成的毒害，而且NAOGT活性是在十字花科植物进化过程中才逐渐获得，NAOGT活性的获得为植物适应环境提供选择优势（Li et al., Plant Cell, 2015）。最近，王国栋研究组发现在拟南芥是一类新型的N-甲基转移酶（NANMT，At3g53140编码）负责尼克酸N-甲基化化合物（又名葫芦巴碱）的生成，同时尼克酸N-甲基化修饰是植物解毒NA的另外一种形式。全面的进化和生化分析结果表明，这类新型的尼克酸N-甲基转移酶的功能来自参与植物木质素生物合成途径的COMT（咖啡酸O-甲基转移酶）基因的复制和功能分化。植物原始的COMT还保留微弱的NANMT活性，表明在植物漫长的进化过程中，NANMT活性的获得促成Preiss-Handler途径在陆生植物基因组得以保留的一个重要原因。

该研究成果于5月22日在线发表于Plant Physiology（DOI：10.1104/pp.17.00259）。王国栋研究组的李伟、张凤霞和吴然然为该文章的共同第一作者。该项目得到了国家自然科学基金委、科技部“973”项目和植物基因组学国家重点实验室的资助。

图：陆生植物NANMT生化功能鉴定和进化轨迹分析。