近日，河南农业大学农学院吴刘记课题组在植物（玉米）内源肽的研究方面取得突破性进展，于2024年11月11日在国际著名期刊《iMeta》（IF:23.7）在线发表了题为“A comprehensive atlas of endogenous peptides in maize”的学术论文。这项研究首次构建了玉米内源肽的全景图谱，深入探讨了这些内源肽在不同生长阶段及各组织中的表达模式与分布特点，揭示了内源肽在生物体内独特的表达调控机制。这一成果不仅为理解植物内源肽调控机制提供了重要线索，还为植物生物学研究开辟了新路径，同时也为未来利用内源肽进行作物改良提供了宝贵的资源。
内源肽是由2至100个氨基酸组成的短链分子，作为植物生长、发育及应对环境压力的关键调节因子，近年来受到了广泛关注。它们在细胞信号传递、生长调控和防御反应等多种生物过程中扮演着重要角色。尽管如此，对植物内源肽的研究大多局限于个别小肽及其在特定生物过程中的作用。通过组学技术可以系统地研究生物体的生命活动规律，虽然目前这类研究主要聚焦于基因组、转录组和蛋白质组，但对于多肽组的研究相对较少，特别是在植物全生命周期内的系统性研究。
吴刘记课题组基于之前开发的植物内源肽提取与鉴定技术，通过创建玉米三重翻译数据库，对13种不同玉米组织（共计39个样本）进行了详尽的分析。这些组织涵盖了从幼苗到成熟植株的各个部分，包括茎、叶片、根系、雄穗、雌穗等。研究最终鉴定了6100种非重复的内源肽，展示了玉米内源肽在不同发育阶段的多样化表达模式。根据表达特性，这些内源肽被分类为组织特异性、组织增强性和混合型三种类型，反映了玉米多肽组的复杂性和动态变化。
图1. 玉米内源肽定量分析、丰度模式以及染色体分布情况
此外，研究还发现，内源肽与源蛋白之间存在较低的相关性，这表明内源肽可能具有独立于蛋白质的独特调控机制，且在某些情况下，它们的作用可能与蛋白质相反。这种差异可能是由于内源肽的特殊转运方式、可变剪切、稳定性、翻译后修饰以及与其他分子的交互作用等因素造成的。
图2.玉米内源肽与源蛋白的全基因组共表达分析
河南农业大学农学院博士后Usman Ali和青年教师田磊为论文共同第一作者，吴刘记教授为论文通讯作者，青年教师王顺喜、罗威威，博士研究生张静华，硕士研究生唐瑞宏和刘山山参与了该项研究工作。该研究得到了团队负责人陈彦惠教授的大力支持，得到了国家自然科学基金-联合重点项目、国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目的资助。
吴刘记课题组长期从事玉米抗逆生物学及新型小肽研究方向，近年来在新型小肽的挖掘及功能研究方面做出了创新性的研究工作。相关成果以通讯作者身份在国际著名期刊iMeta（2024）、Cell子刊Cell Reports（2024），植物学领域top期刊Molecular Plant（2022,2020）、Trends in Plant Science（2023），植物学领域权威期刊Plant Biotechnology Journal(2019,2021)、Journal of Integrative Plant Biology（2022）、Plant Physiology（2024）等杂志发表SCI论文35篇；主持国家自然科学基金项目6项，包括国家自然科学基金联合重点项目1项。
