中国农业大学博士,师从郭岩教授,人才引进西北农林科技大学,发表一区top期刊论文,提升传统认知!揭示种子萌发新机制

近日，西北农林科技大学未来农业研究院郑远教授团队在种子生物学研究领域再获突破，在《The EMBO Journal》上发表了题为“Direct receptor competition gates RGL2 proteolysis for seed germination timing in Arabidopsis”的研究论文。该研究首次揭示了决定种子萌发的核心抑制因子RGL2，其蛋白稳定性受赤霉素（GA）与脱落酸（ABA）激素受体直接竞争的精准调控，为植物如何感知环境、精确决策生命启动时机提供了全新范式。 

种子何时萌发，是植物生命周期中最关键的决定之一，直接影响其生存与繁衍。这一过程长期以来被认为由促进萌发的赤霉素（GA）和抑制萌发的脱落酸（ABA）之间的“拔河比赛”所控制，但两种激素信号如何整合并最终下达“开始”或“等待”的指令，其分子细节一直模糊不清。本研究发现，这两种看似对立的激素，其受体蛋白（GA受体GID1s和ABA受体PYLs）会“短兵相接”，直接竞争结合在同一个关键靶标——萌发核心抑制因子RGL2蛋白上，通过“抢占座位”的方式决定其命运，从而形成一个极其灵敏的分子开关。

研究表明，ABA受体PYLs能够直接结合并“守护”RGL2，阻止其被降解，从而维持种子的休眠状态。相比之下，GA受体GID1s展现出更强的结合能力，当GA信号增强时，GID1s如同"强力竞争者"，能够将结合在RGL2上的PYL“置换”出来。这种竞争性置换机制至关重要，因为只有当GID1s与RGL2结合后，才能促进CUL4 E3泛素复合体底物识别蛋白DWA1与RGL2的相互作用，进而启动其泛素化降解过程。RGL2一旦被清除，种子萌发的"制动系统"便被解除，生命程序随之启动。

尤为巧妙的是，这一竞争系统受到激素浓度和环境信号的动态调控。环境胁迫（如干旱条件）会提高ABA水平及PYLs表达，增强对RGL2的保护，使萌发过程“暂停”，为种子提供评估风险的窗口期；而当环境条件适宜、GA持续合成时，GID1s凭借其结合优势确保在竞争中胜出，推动RGL2降解，使萌发得以“通行”。这种基于受体直接竞争的机制，为植物将复杂多变的环境信息转化为明确的“是/否”发育决策提供了快速且可靠的分子基础。

该研究将人们对激素“交互对话”的认知，从传统的信号通路交叉调节，提升至受体蛋白在靶标上“面对面”竞争的全新层面。这一“抢占座位”的调控范式具有普适性意义，不仅深刻阐释了种子萌发这一基础生命过程的精准调控原理，也为未来通过干预激素感知精度来调控作物种子休眠性、抗逆性及萌发同步性，提供了全新的理论框架与潜在技术路径。

博士生聂凯莉为该论文的第一作者，博士生姜军涛和谢长根副教授为该论文的共同第一作者，郑远教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金面上项目、西北农林科技大学引进人才启动经费，以及中国农业大学植物抗逆高效全国重点实验室开放课题资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s44318-026-00704-4