水稻抽穗期途径基因的磷酸化、泛素化研究进展

　　摘要：水稻是一种种植广泛的兼性短日照植物。水稻抽穗期是直接影响产量和品种地域适应性的重要农艺性状，因此研究该性状的影响因素并使植株在适宜的时间抽穗具有重要意义。水稻抽穗期作为一个复杂的数量性状，受内在基因网络和外界光温等条件的共同调控。目前，已经鉴定和克隆出多个控制抽穗期的关键基因，发现磷酸化和泛素化修饰在抽穗期分子机制中起到的重要作用。本文介绍了水稻抽穗期光周期途径的分子机制，重点阐述了磷酸化级联反应和泛素/26S蛋白酶体系统对抽穗期调控的研究进展，旨在为挖掘调控抽穗期的新的作用机制和改良品种地域适应性提供理论依据和实践指导。

　　关键词：水稻;抽穗期;磷酸化;泛素化

　　水稻(OryzasativaL.)作为全球重要的粮食作物之一，是一种兼性短日照植物，即在短日照(SD<10hlightdayld>14hlight/day)条件下晚开花[1]。抽穗期(Headingdate，HD)是指从播种到稻穗从旗叶中伸出所需要的天数，由内在的多基因调控并受到外界光照、温度等因素的影响[2]。水稻抽穗的时间直接决定着光合产物及营养物质积累时间，并且间接决定了植株不同纬度的生长情况。因此，水稻抽穗期不仅对水稻籽粒的产量和品质有直接影响，还对其地域适应性起到了关键作用[3]。

　　双子叶模式植物拟南芥(Arabidopsisthaliana)主要通过六种途径调控开花时间：光周期途径(photoperiodpathway)、春化途径(vernalizationpathway)、赤霉素途径(gibberellinpathway)、自主开花途径(autonomouspathway)、温度途径(temperaturepathway)和年龄途径(agepathway)[4]。而现有对于单子叶模式植物水稻抽穗期的研究只有光周期调控机制相对清晰。水稻抽穗期是一种复杂的数量性状，各抽穗期基因(QTLs)既相互独立又协同互作，它们共同构成了水稻抽穗期途径网络。目前，Gramene网站上公布的数据显示，研究人员已定位618个抽穗期相关的QTLs(http://archive.gramene.org/qtl/,2020)，它们分布于水稻的12条染色体上[5]。

　　早期研究认为控制水稻抽穗期途径主要有两条，具体如下：OsGIHd1Hd3a(riceGIGANTEA,Headingdate1andHeadingdate3a)信号通路是进化保守的，分别对应拟南芥GICOFT(GIGANTEA,CONSTANSandFLOWERINGLOCUST)三个同源蛋白[6]。不同的是该拟南芥通路GICOFT是LD条件下最主要的光周期开花诱导途径[7]，而在水稻中的OsGIHd1Hd3a通路则起到相反的作用。该通路受光感知和生物钟调控，OsGI促进Hd1表达，Hd1结合Hd3a启动子并激活Hd3a表达[8]。

　　这种在LD条件下开花抑制，在SD条件下促进开花的活性改变是通过光敏色素介导的信号转导途径来完成的[9]。Ghd7/Hd4Ehd1Hd3a/RFT1(Grainnumber,plantheightandheadingdate,EarlyHeadingDate1andHeadingdate3a/ricefloweringlocusT1)途径是水稻特有的[10]，Ghd7和Ehd1在拟南芥基因组中没有同源性，它们的表达受光敏色素(phytochromes)和隐花色素(cryptochromes)响应生物节律的调控，Ghd7和Ehd1在叶片中感知光周期信号后，由Hd3a和RFT1蛋白组成的长距离信号(成花素)传递到茎尖分生组织，进而刺激水稻花器官生殖发育[11]。

　　然而，随着近年来研究的深入，越来越多的实验结果表明，这两个途径并不是完全独立的，即调控抽穗期的关键基因常常以复合物的形式来通过这两个途径共同行使功能。核因子Y(NUCLEARFACTORY,NFY)转录因子，又称血红素相关蛋白(Hemeassociatedproteins,HAPs)和CCAATboxbindingfactors,CBFs)，NFY复合物是三聚体，由NFYA(HAP2/CBFB)、NFYB(HAP3/CBFA)和NFYC(HAP5/CBFC)亚基组成，能够与CCAAT盒的顺式元件结合，调节基因表达[12]。

　　水稻基因组包含10个OsNFYA、11个OsNFYB和7个OsNFYC基因[13]，其中DTH8/Hd5(DaystoHeading8)即为OsNFYB11[14]。Ghd7/Hd4和DTH8/Hd5都能与Hd1蛋白相互作用并形成复合物，在LD条件下通过下调Ehd1和Hd3a/RFT1，共同抑制水稻抽穗[15]。Hd1与DTH8还能够和OsNFYC7互作形成三聚体复合物，该复合物能够与Hd3a启动子中的包含CCACA基序的保守应答元件OsCORE2(COresponsiveelement2)结合[16]。

　　Ghd7或OsPRR37(OryzasativaPseudoResponseRegulator37)/Hd2(Headingdate2)/DTH7(Daystoheading7)/Ghd7.1(GrainNumber,PlantHeight,andHeadingDate7.1)也可以和DTH8、OsNFYC2形成三聚体[17]。这是因为水稻中的Hd1、OsPRR37和Ghd7都含有保守的CCT结构域，都能够与与NFYB/YC二聚体形成三聚体复合物[18]。不同蛋白受外界条件影响参与到不同的信号途径协同作用，这是植物进化智慧的体现。

　　蛋白质翻译后修饰(posttranslationalmodifications，PTMs)是指蛋白质在翻译中或翻译后经历的一个共价加工过程，即通过在一个或几个氨基酸残基上加入或水解剪去修饰基团从而改变蛋白质的性质和理化结构，从而直接改变蛋白的结合能力与功能，并实现蛋白质功能的指数级扩增的生物过程[19]。翻译后修饰在植物体内是普遍发生的，且一个蛋白质会有多种修饰位点，这极大地丰富了蛋白质的种类和功能。目前已发现300多种不同的翻译后修饰，主要形式包括磷酸化、泛素化、糖基化、乙酰化、琥珀酰化、巴豆酰化、羧基化、核糖基化以及二硫键的配对等[20]。

　　蛋白质翻译后修饰对蛋白功能影响是多样性的，即同一氨基酸序列的不同氨基酸残基发生同一种翻译后修饰，产生不同种功能的蛋白质;或同一氨基酸序列发生不同种翻译后修饰，产生更为丰富的多种功能的蛋白质，并参与更多的生物学过程[21]。蛋白质的翻译后修饰是一种可逆反应，例如蛋白激酶和蛋白磷酸酶可分别通过磷酸化或去磷酸化调控蛋白质功能，而在这一磷酸化修饰过程中，该肽段的分子量刚好增加或减少一个或几个磷酸根的分子量[22]。需要说明的是，蛋白质发生翻译后修饰，显著改变蛋白的理化及构象后，蛋白的表达水平不一定发生变化，但如果翻译后修饰的状态发生改变，蛋白的功能将发生显著变化。

　　蛋白质翻译后修饰广泛参与到植物中以能量代谢为主的多种生理生化过程中，因此研究翻译后修饰对揭示蛋白质的生物学功能和作用机制具有重要的意义。然而，相对于人类、动物和微生物的翻译后修饰的鉴定和药物靶向位点开发研究，翻译后修饰在植物中研究相对较少，且主要集中在拟南芥，水稻，小麦等模式植物中[23]。在已有的光周期调控水稻抽穗期的报道中，只有磷酸化与泛素化的内容相对丰富，本文主要对这两种翻译后修饰对水稻抽穗期调控的影响作梳理与总结。

　　1.磷酸化级联反应调控水稻抽穗期

　　蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白质磷酸化和去磷酸化是植物体内存在的最普遍且最重要的信号转导调节方式。其中，蛋白激酶作为一类磷酸转移酶，其主要作用是将ATP的γ磷酸基团转移到底物特定的氨基酸残基上，从而使被磷酸化的蛋白对下游基因的表达进行调控，进而影响细胞的生长、增殖和凋亡，最终使生命体代谢活动变化[24]。

　　根据植物蛋白激酶特异性底物蛋白被磷酸化的氨基酸残基种类不同，可将其分为5类：丝氨酸/苏氨酸的羟基被磷酸化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、酪氨酸的酚羟基被磷酸化的酪氨酸蛋白激酶、组氨酸、赖氨酸或精氨酸的咪唑环、胍基、ε氨基被磷酸化的组氨酸/赖氨酸/精氨酸蛋白激酶、半胱氨酸的巯基被磷酸化的半胱氨酸蛋白激酶和酰基被磷酸化天冬氨酰基/谷氨酰基蛋白激酶[25]。

　　植物蛋白激酶一般是由催化结构域、调节结构域和其他结构域构成。没有活性的蛋白激酶全酶是由催化亚基和调节亚基共同构成的四聚体结构。催化结构域是由近300个氨基酸残基构成，氨基酸序列高度保守，折叠起来在蛋白激酶内侧形成核心结构域[26]。当调节因子与调节亚基结合后，催化亚基暴露出来形成游离态，进而磷酸化底物。

　　蛋白激酶通过两种途径参与植物体信号转导：其一是通过磷酸化调节蛋白质的活性，绝大多数信号通路激活可逆，有些蛋白质可以在磷酸化或去磷酸化后获得活性;其二是通过蛋白质的磷酸化级联反应，磷酸化使信号逐级放大，进而引发生物进程[24]。

　　1.1蛋白激酶

　　CKI与CK2α调控OsPRR37/Hd2和Ghd7/Hd4Ⅰ型及Ⅱ型酪蛋白激酶(CKI及CKII)均属于真核生物中普遍存在的高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族，主要定位于细胞核、细胞质、细胞膜和线粒体等部位，能够催化肽链中邻近酸性氨基酸残基的丝氨酸/苏氨酸(Serine/Threonine)磷酸化的酶，具有广谱底物特异性及多种生物功能，在真核生物的生长发育、生命节律、细胞周期、囊泡运输、胞间通讯等生命活动中都起到重要的作用[27]。二者在结构上有所不同，CKI以单体形式存在，而CKII能够形成α2β2异源四聚体，其中α亚基是一种催化亚基，而β是调节亚基[28]。

　　在拟南芥中，CKI主要调控开花时间和昼夜节律。蓝光诱导的条件下，CKI的两个成员CK1.3和CK1.4能够磷酸化蓝光受体CRY2(Cryptochrome2)，并促进其降解，从而影响拟南芥在蓝光信号和昼夜节律调[29]。此外，高度保守的生物钟成分CKII还可以与中心时钟成分蛋白CCA1(Circadianclockassociated1)相互作用并使其磷酸化，从而获得DNA结合活性并调控昼夜节律中[30]。

　　在水稻中，Hd6(Headingdate6)/CK2α能够磷酸化拟南芥昼夜振荡器组件LHY(Lateelongatedhypocotyl)的同源物OsLHY(Oryzasativalateelongatedhypocotyl)[31];Hd16(Headingdate16)/EL1(Earlyflowering1)编码酪蛋白激酶CKI，是LD的条件下抽穗期负调节因子，其自然突变有利于长日照下粳稻早开花[32]。

　　同一基因在不同品种中存在不同的基因型。越光背景的Hd16基因型与其他品种不同，所有其他基因型在这个位置编码一个丙氨酸氨基酸，只有越光等位基因在非同义置换的核苷酸位置编码苏氨酸。Hd16的这一非同义替代能够导致水稻的光周期敏感性降低[32]。Hd6和Hd16都能够磷酸化OsPRR37/Hd2，Hd16还能够磷酸化Ghd7/Hd4，且本身也能自磷酸化。Hd6和Hd16分别与OsPRR37互作并磷酸化，但磷酸化OsPRR37的残基不同。Hd6和Hd16均使OsPRR37的中段磷酸化，而含CCT结构域的OsPRR37的C端磷酸化只能被Hd16磷酸化，此外，Hd6和Hd16均未使包含PR结构域的N端磷酸化[33]，它们磷酸化的确切位点以及这些位点对抽穗期影响的程度仍需要进一步研究。

　　OsPRR37/Hd2是水稻中主要的LD开花抑制子，属于PRRs家族，是拟南芥PRR7的同源物。所有植物中的PRRs都能被磷酸化。水稻中含有5个拟南芥PRR基因的同源蛋白：OsPRR1/OsTOC1、OsPRR37、OsPRR59、OsPRR73和OsPRR95[34]。Hd2抑制Ehd1的表达，从而抑制水稻成花素Hd3a和RFT1的表达，或直接下调Hd3a的表达，从而调控水稻抽穗[35]。Hd2受光敏色素B(PhyB)的调控，无论是长短日照，phyb突变体中Hd2的表达水平严重下降[36]。

　　Ghd7/Hd4是含有CCT结构域，能同时控制水稻的每穗粒数、株高和抽穗期性状，是由我国首次成功克隆的水稻一因多效基因[10]。Ghd7是水稻在长日照条件下最主要的开花抑制子之一，在拟南芥中没有同源蛋白，在LD条件下，Ghd7的表达增强，抑制Ehd1、Hd3a和RFT1等下游基因的表达，进而推迟了抽穗期[37]。Ghd7功能缺失的自然突变体使水稻能够在温带和较冷的地区种植。

　　因此，Ghd7在提高全球水稻产量和适应性方面发挥了重要作用。实验数据表明，无论日本晴还是越光背景，Hd16均能与Ghd7互作，与越光背景的Hd16相比，日本晴背景互作较强且与全长互作。在具有弱光周期敏感等位基因Hd16的近等基因系(日本晴背景越光基因型)中，长日照条件下Ehd1、Hd3a和RFT1的转录水平升高，均高于NP，短日照条件下Hd3a和RFT1的转录水平降低。

　　功能性Hd16重组蛋白在体外磷酸化Ghd7。网站预测Ghd7的Ser68为Hd16磷酸化位点[38]。这说明Hd16通过磷酸化修饰调控激活蛋白Ghd7，并使其与Hd1互作，进而下调Ehd1、Hd3a和RFT1等下游基因，最终显著推迟开花。OsPRR37和Ghd7在LD下的开花抑制效应是加性的，OsPRR37在ghd7突变体中促进抽穗，反之，它会通过与Ghd7相互作用，共同抑制Ehd1的表达从而延迟抽穗，这两种主要的开花抑制因子OsPRR37和Ghd7的自然变异使其降低甚至丧失感光性，从而对水稻在最北部地区生长的季节和区域适应性具有重要意义[39]。

　　1.2蛋白激酶

　　OsK4与蛋白配体HDR1结合调控Hd1/Ehd1Ehd1是细胞分裂素信号通路中的B型反应调节RR(responseregulator)蛋白家族，含有受体R(Receiver)结构域和保守的脱氧核糖核酸G(GARPDNA)结合结构域[11]，其中R结构域的磷脂酰肌醇蛋白聚糖酶DDK(AspAspLys)基序中间的D(Asp)被磷酸化能够增强Ehd1的转录激活活性[40]。Asp63是Ehd1的磷酸化位点，当该位点被谷氨酸替代时(D63E)，其抽穗期显著缩短，即与野生型植株相比，在SD下提前3d，在LD下提前21d，成花基因Hd3a和RFT1的转录水平也较高。这说明Asp在第63位残基的磷酸化对于Ehd1诱导成花至关重要[40]。

　　蛋白激酶OsK4与蛋白配体HDR1结合可以调控Hd1和Ehd1。HDR1是一种起源古老的蛋白配体，能够编码一个由210个氨基酸组成的分子量约为23kD的蛋白质，是苔藓中SNF1/AMPK/SnRK1激酶配体PpSKI的同源物。蛋白激酶PpSKI作为能量计量器，通过关闭耗能过程和调动能量储备来帮助细胞适应低能量条件，该功能不仅局限于对代谢的影响，还对发育和模式形成也有显著影响[41]。

　　而在水稻中，HDR1主要表现为开花负调控因子：在LD下，hdr1比野生型早30天开花;而在SD下，二者差异不显著。HDR1编码的核蛋白在叶片和花器官中最活跃。HDR1与Hd1和Ehd1表达模式相似，即在SD和LD下，HDR1均在黄昏后积累，黎明前达到峰值，之后迅速衰减。因此认为，HDR1有可能通过不同途径调控水稻开花，HDR1上调Hd1，抑制Ehd1表达，或独立参与Ehd1通路[42]。OsK4，是另一个水稻开花的抑制因子。体内外实验均表明，蛋白激酶OsK4和其同源蛋白OsK3都直接与HDR1相互作用。

　　OsK4表现出与HDR1相同的调控模式，即在osk4中，Ehd1表达量增加，Hd1表达量急剧下降进而导致RFT1的上调，而Hd3a仅在LD下观察到表达量上调[43]。OsK4在体内可以磷酸化Hd1，且HDR1是OsK4磷酸化Hd1所必需的[44]。OsK4在拟南芥的同源蛋白AtSnRK1是一种非典型AMPK，该家族成员包括催化α亚基和非催化β和γ亚基，每个亚基类型存在多种同型异构体，并产生各种同工酶[45]。HDR1可能在水稻中扮演非催化的β或γ亚基的功能。事实上，HDR1、OsK4与Hd1可相互作用进而形成复合物从而调控LD条件下水稻开花。

　　1.3蛋白激酶参与成花复合物

　　Hd3a和RFT1分别为水稻在短日照和长日照行使主要功能的成花素[46]，二者均以复合物的形式行使功能的，即FAC(FlorigenActivationComplex)模型，FAC的晶体结构是由2个Hd3a/RFT1蛋白、1个1433蛋白二聚体和1个OsFD1蛋白二聚体共同组成的异源六聚体[47]。在水稻叶片感知光周期等信号后，在体内进行一系列复杂的信号级联反应，首先Hd3a/RFT1在细胞质中与1433蛋白结合。

　　此时，1433二聚体蛋白的两侧各结合1个Hd3a/RFT1单体，形成一个厚而深的W形结构，Hd3a/RFT11433复合物进入细胞核后，位于复合物的中心的OsFD1二聚体再通过与1433蛋白的磷酸化丝氨酸结合位点相互作用，进而激活下游开花基因转录，最终该复合物组成的长距离信号(成花素)通过韧皮部传递到茎尖分生组织，刺激水稻花器官生殖发育，诱导成花[48]。

　　OsFD1蛋白包含1个保守的bZIP结构域和2个功能基序：SAP(RXXSAP)和LSL(T(A/V)LSLNS)，而当SAP基序中的第192位丝氨酸残基突变为丙氨酸(SI92A)后，OsFD1蛋白弥散在细胞质中，1433与磷酸化OsFD1的磷酸丝氨酸产生的特征性紧密转弯被破坏，OsFD1不能与1433互作，OsMADS15转录水平急剧下降，这表明OsFD1蛋白磷酸化是FAC形成与花分生组织基因表达的前提和关键[48]。

　　这种情况不是个例，RFT1也能与成花素受体1433蛋白相互作用，但关键位点E105K自然突变后会使RFT1失去功能，不能与1433蛋白相互作用[49]。OsFD1基因突变能够导致抽穗期延迟。实验数据显示，20个Osfd1cr品系在武汉自然NSD条件下的抽穗期推迟了16.97±0.51d，在人工SD条件下的抽穗期推迟了9.10±0.54d;OsFD1OE植物的抽穗期(81.00±1.56天)早于野生型ZH11(89.00±0.82天)，而OsFD1(S192A)OE植物的抽穗期与野生型不存在显著性差异[50]。

　　OsCIPK3是一个钙调神经磷酸酶b样(CBL)相互作用的蛋白激酶，含有445个氨基酸，包含1个蛋白激酶结构域和1个NAF结构域(一种允许钙传感器与其靶激酶相互作用的新型蛋白质相互作用结构域)，与拟南芥中的ATCIPK26和ATCIPK3同源，在水稻中能够与OsFD1相互作用并磷酸化[51]。

　　OsCIPK3的N端的蛋白激酶结构域与OsFD1的C端的bZIP结构域的完整性是二者相互作用的必备条件[50]。蛋白激酶OsCIPK3可以在体外自磷酸化，也能够直接与OsFD1相互作用，使OsFD1磷酸化，使包含RFT1的FAC形成，最终启动了水稻的开花。OsCIPK3突变导致LD下抽穗期较晚，相比于野生型推迟了20.25±0.06d，而SD条件下与野生型一致。

　　将3个逆转录转座子Tos17插入到OsCIPK3的第13内含子中，可获得oscipk3突变体[49]。OsCIPK3和OsFD1均优先在茎尖和幼叶中表达。PMF1(CalcineurinBlikeInteractingProteinKinase)也是CIPK家族蛋白激酶，同样含有1个蛋白激酶结构域(19a.a.274a.a.)和1个NAF结构域(312a.a.336a.a.)。PMF1与OsFD1共定位于细胞核，能通过N端的蛋白激酶结构域与OsFD1直接互作并磷酸化修饰OsFD1。

　　此外二者的组织表达模式高度统一，都在茎尖组织表达最活跃。PMF1同样在LD下行使功能，能够影响OsMADS14/15/18/34基因表达并调控水稻成花转换，也能负调控Ghd7和Hd1表达[52]。综上，磷酸化的OsFD1是水稻在LD条件下开花的前提，而或许有另一个未知的蛋白激酶在SD条件下磷酸化OsFD1，这还需要进一步的研究。

　　2.泛素

　　26S蛋白酶体系统介导水稻抽穗期泛素(Ubiquitin，Ub)是一种高度保守的由76个氨基酸组成的小分子蛋白质[53]。泛素化是指通过一系列酶的催化作用，泛素共价结合到底物蛋白上的过程[54]。泛素化级联反应过程通常需要3种酶的协同作用：E1泛素激活酶(ubiquitinactivatingenzyme)、E2泛素偶联酶(ubiquitinconjugatingenzymes)和E3泛素连接酶(ubiquitinligaseenzymes)[55]。一般来说，E1首先利用ATP提供的能量活化泛素分子生成UbE1复合体。

　　该复合体通过转酯作用将Ub转移到E2上形成UbE2复合体。UbE2复合体将Ub转移到底物蛋白有两种途径，第一种是E3特异性识别底物蛋白后直接将Ub的C端连接到底物蛋白赖氨酸(Lys)残基ε氨基上;第二种是先将Ub通过转酯作用转移到E3上，再由E3特异性识别底物蛋白后将Ub的C端连接到底物蛋白赖氨酸(Lys)残基ε氨基上[53]。与磷酸化相似，泛素化也同样是一个可逆过程，去泛素化酶(deubiquitinatingenzymes，DUBs)可以通过水解泛素分子间或泛素与底物蛋白之间的肽键或异肽键，从而逆转泛素化修饰，再通过26S蛋白酶体催化各种蛋白质底物的泛素化，实现靶向降解[56]。

　　26S蛋白酶体是由20S核心颗粒(Coreprotease，CP)和19S调节颗粒(Regulatoryparticle，RP)组成的蛋白酶复合体，主要分布在细胞核与细胞质中。CP呈明显中空的圆柱形状，以不依赖于ATP和泛素的方式行使蛋白水解酶功能，将底物蛋白降解成小肽或游离的氨基酸。RP结合到CP两端，形成26S蛋白酶体，它依赖于ATP水解提供的能量，其功能为将已结合泛素的目标蛋白递送到蛋白酶体进行降解[57]。泛素26S蛋白酶体系统(ubiquitin26Sproteasomesystem，UPS)能够改变植物的蛋白质组，参与如细胞周期调控、信号转导、生物与非生物胁迫等重要生命活动过程，在植物的生长过程中发挥着重要且广泛的作用[58]。

　　展望

　　关于磷酸化和泛素化的功能及其作用机制的研究已成为植物分子生物学等领域的研究热点。该生物过程对于水稻抽穗期这一性状起到积极作用。例如，主效基因的改变对于种质资源的远途迁徙具有重要的调控作用，但当在相邻省份或相近积温带进行种质资源引进时，我们就可以通过影响磷酸化或泛素化过程，对该品种的抽穗期进行微调，以期更适应当地的地理环境和气候条件，达到稳产、优质的效果。

　　当然，对于整个水稻抽穗期调控网络来说，关于这方面的研究还是相对较少且不够深入，涉及到的许多机制尚不清晰。首先，光周期是参与水稻开花时间的决定性因素，而温度是决定开花时间的另一个重要的环境因素。在长日照和低温条件下，Ehd1、Hd3a和RFT1的表达受到强烈抑制。已有研究表明，适应高纬度地区的水稻品种具有光周期不敏感性和高温响应[92]。

　　然而，磷酸化与泛素化修饰是否参与到温度调控水稻抽穗，我们尚不可知。其次，在现已发现的磷酸化与泛素化修饰过程影响光周期途径的调控机理有待深入研究。磷酸化与泛素化的研究尚未形成体系，糖基化等其他翻译后修饰过程未报道。克隆更多的与抽穗期相关的基因，并开展他们之间的相互关系的研究，寻找新的修饰类型，深入研究其基因表达的分子机制应成为未来重点研究的对象。

　　再次，我们对现有的翻译后修饰功能酶的认知仍局限在其结构和生理生化功能的表层认知，对于蛋白激酶磷酸化修饰等的具有广谱性的下游底物挖掘，底物本身的信息和被修饰或去修饰之后所发生的变化，以及同一功能酶其在不同的信号通路中所发挥的重要作用的研究尚在初级阶段。受翻译后修饰的细胞周期变化和修饰蛋白丰度较低等因素影响，翻译后修饰的位点时空特征仍不清楚;磷酸化与去磷酸化、泛素化与去泛素化等动态过程也为开展研究增加了难度;并且，由于同一蛋白可能受到多种翻译后修饰，他们之间的相互关系与交叉作用也是非常值得探讨的问题。

　　综上所述，由于翻译后修饰的普遍性、多样性和复杂性等，对其在整体水平上认识还比较困难，所以对现已发现的磷酸化与泛素化修饰的作用机理以及生物学意义还有待进一步的研究。以上对参与水稻抽穗期的蛋白激酶、泛素连接酶、26S蛋白酶体等的结构、功能以及其作用的分子机制的分析将为水稻开花在翻译后修饰水平上的调控研究提供新线索，并最终为完善水稻抽穗期的调控网络提供新的思路和培育地域适应性强的水稻新品种提供理论依据。

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　　作者：王婧莹赵广欣邱冠凯方军*