近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所（东北地理所）大豆次生代谢与营养团队在蛋白翻译后修饰（PTMs）调控植物次生代谢产物合成以及植物逆境胁迫适应领域取得重要进展，相关成果发表在New Phytologist、Trends in Plant Science、Horticulture Research等领域顶尖期刊。

东北地理所尹小建研究员团队与中国药科大学齐炼文教授团队联合在药用植物丹参（Salvia miltiorrhiza）次生代谢调控研究中取得突破。研究团队通过整合代谢组、蛋白质组与磷酸化蛋白质组学分析，系统解析了丹参不同器官中丹参酮类成分积累与蛋白质表达谱的关联，首次鉴定出丝裂原活化蛋白激酶SmMAPK4可通过磷酸化修饰bHLH家族转录因子SmBTS1，进而激活丹参酮生物合成关键基因SmCPS1的表达，最终显著提升丹参酮产量。该研究不仅揭示了蛋白质磷酸化在丹参酮合成中的上游调控机制，也为利用激酶工程与转录因子调控培育高产丹参酮丹参种质资源提供了关键靶点与理论依据。相关成果已在线发表于植物学国际知名期刊《New Phytologist》（https://doi.org/10.1111/nph.70825）。

图1. SmMAPK4-SmBTS1-SmCPS1促进丹参酮合成作用模式图

中国药科大学博士研究生张家豪、已毕业硕士研究生王晓晓为论文的共同第一作者；中国科学院东北地理所尹小建研究员、冯献忠研究员、中国药科大学齐炼文教授、美国德克萨斯理工大学Luis Herrera-Estrella教授和Lam-Son Phan Tran教授为论文的共同通讯作者。中国药科大学陆续教授、中国科学院东北地理所李伟强教授、刘艳杰研究员也为本课题的开展提供了帮助与指导。本研究获得国家自然科学基金（82173918）及中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土地保护与利用重点实验室青年科学家创新基金（2023HTDGZ-QN-02）的资助。

团队进一步以MAPK regulates secondary metabolism and abiotic stress in horticultural and medicinal plants为题系统阐述了以丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联为核心的磷酸化网络如何将盐、旱、温度等非生物胁迫信号与次生代谢重编程相连接，涵盖MAPK家族组成与系统发育、逆境响应机制，以及其对苯丙烷类、萜类、生物碱等多类次生代谢产物积累的调控模式与作用机制。提出MAPK是实现“抗逆—品质”耦合调控的重要桥梁，为分子设计育种与代谢工程提供了更具可操作性的策略框架。相关成果发表在 Horticulture Research。

图2. MAPK调控药用植物活性成分合成的作用模式图

团队以Nonhistone deacetylation: a switch for crop resilience为题发表于Trends in Plant Science的 Spotlight文章指出，组蛋白去乙酰化酶（HDAC）介导的非组蛋白去乙酰化在作物逆境响应中充当重要的分子开关。在小麦中，组蛋白去乙酰化酶TaHDA8通过去乙酰化转录因子TaAREB3抑制根系伸长，从而负调控抗旱性，但干旱胁迫会抑制TaHDA8的蛋白丰度；组蛋白去乙酰化酶TaSRT1通过去乙酰化热激蛋白TaHSP18.6抑制生长素信号，进而负调控镰刀菌冠腐病抗性，而病原侵染同样会降低TaSRT1的蛋白丰度。由此，生物胁迫与非生物胁迫触发的“去乙酰化作用解除”可作为提升作物抗逆性的调控开关，为抗逆育种提供了可模块化利用的新靶点。

图3. 组蛋白去乙酰化酶（HDACs）介导的非组蛋白去乙酰化调控小麦对干旱与镰刀菌冠腐病的响应

在上述论文中，中国科学院东北地理与农业生态研究所邢明慧特别研究助理作为第一作者在《Trends in Plant Science》发表论文，并作为共同通讯作者在《Horticulture Research》发表论文；硕士研究生刘双璐为《Horticulture Research》论文第一作者。尹小建研究员为上述论文的通讯作者，李伟强研究员为《Trends in Plant Science》论文的共同通讯作者。上述论文还得到美国德州理工大学 Lam-Son Phan Tran教授、河南大学张骁教授及程凯副教授、郑州大学赵雪洁博士等的支持与帮助。研究工作获得国家重点研发计划（2024YFD1502400）和中国科学院东北地理与农业生态研究所青年科学家团队项目（2023HTDGZ-QN-02）等项目联合资助。

论文信息：

1, Zhang J, Wang X, Liu S, Teng Y, Chen X, Du J, Alolga RN, Lu X, Liu Y, Li W, Tran LP, Herrera-Estrella L, Feng X, Qi LW, Yin X. Discovery of the roles of SmMAPK4 in regulating tanshinone biosynthesis in Salvia miltiorrhiza. New Phytol. 2025 Dec 19. doi: 10.1111/nph.70825.
2, Xing M, Tran LP, Li W, Yin X. Nonhistone deacetylation: a switch for crop resilience. Trends in Plant Science. 2025 Dec 26:S1360-1385(25)00361-9. doi:10.1016/j.tplants.2025.12.007
3, Liu S, Xing M, Yin X. MAPK regulates secondary metabolism and abiotic stress in horticultural and medicinal plants. Horticulture Research. 2025: uhaf350. doi:10.1093/hr/uhaf350