桃（Prunus persica）作为全球广泛栽培的重要经济果树，其根系发育是树体高效吸收水肥的基础。侧根作为根系核心组成部分，其发育直接影响植株营养获取。当前桃园养分投入量大，发达的侧根对于提高桃树养分吸收效率、降低桃园养分投入具有重要意义。硫化氢（hydrogen sulfide，H2S），是一种新型多功能气体信号分子，已被证实参与调控植物环境适应和生长发育的诸多过程，尤其在植物侧根发育方面发挥着积极调控作用，但其具体作用通路与分子机制尚不明确。因此，解析H2S信号调控侧根形成的机理，对塑造具有重要农艺价值的根系构型，以及推动桃产业提质增效具有重要的理论创新与实践指导意义。
近日，园艺科学与工程学院彭福田教授团队在《Plant Biotechnology Journal》期刊上在线发表了题为“Hydrogen sulfide promotes lateral root formation in peach through persulfidation of SnRK1α kinase”的研究论文，揭示了能量/代谢调节器SnRK1蛋白激酶介导H2S调控桃侧根形成的机制。
该研究发现，在H2S诱导的桃侧根发育过程中，PpSnRK1激酶被外源H2S激活，其活性介导H2S促进桃侧根形成。通过过硫化及LC-MS/MS分析发现，H2S对PpSnRK1激酶α催化亚基上Cys419、Cys430和Cys505位残基进行了过硫化修饰，该修饰介导H2S对PpSnRK1活性的诱导，并且通过氨基酸位点突变实验证实过硫化位点Cys419和Cys430在H2S诱导的侧根形成过程中发挥着关键作用。通过蛋白互作分析进一步发现，PpSnRK1α能与侧根形成核心调控因子PpLBD16在细胞核中发生相互作用，外源H2S处理会加强PpSnRK1α的核定位。通过转录检测及互作验证发现，PpLBD16下游靶基因PpCNGC1和PpEXPB2转录受H2S-PpSnRK1α途径诱导。PpSnRK1α与PpLBD16互作增强了PpLBD16对这两个靶基因的转录激活，从而促进侧根形成。表达模式分析进一步显示，PpSnRK1α、PpLBD16及其靶基因的转录在桃侧根原基发育过程中显著增加，它们位于桃侧根原基中强烈表达，与桃侧根原基发育密切相关。综上所述，本研究不仅揭示了H2S-PpSnRK1α-PpLBD16信号模块调控桃侧根形成的分子机制，还为气体信号分子H₂S与能量信号激酶SnRK1之间的交互作用提供了理论依据。该成果可为桃根系构型的精准调控和桃园养分的高效利用提供创新性理论支撑。
山东农业大学园艺科学与工程学院已毕业博士生吴雪莲为论文第一作者，彭福田教授、肖元松副教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、中国桃产业技术体系土肥水岗位科学家项目以及山东省重大科技创新工程的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.70245
编 辑：万 千
审 核：贾 波
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