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植物逆境中心朱健康研究組發(fā)現(xiàn)ABA代謝調(diào)控的新機制

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月03日 12:41

2018年7月4日，《Molecular Plant》在線發(fā)表了植物逆境中心朱健康研究組題為“The Flowering Repressor SVP Confers Drought Resistance in Arabidopsis by Regulating Abscisic Acid Catabolism”的研究論文，揭示了開花抑制子SVP (SHORT VEGETATIVE PHASE)通過調(diào)控ABA代謝提高擬南芥抗旱性的分子機制。

植物激素脫落酸(abscisic acid, ABA)是植物干旱脅迫響應(yīng)的重要信號分子。干旱條件下，土壤缺水促進植物根部ABA從頭合成，及向地上部的轉(zhuǎn)運，導(dǎo)致ABA在葉片中積累，從而促進氣孔關(guān)閉以減少水分散失等來提高陸生植物對干旱脅迫的耐受能力(Zhu, 2016; Wang et al., 2016)。最新研究表明，ABA在擬南芥葉片的快速積累也可以通過促進ABA糖基水解酶(β-glucosidases, AtBG1和AtBG2)水解無活性的糖基化ABA (ABA-glucose ester,ABA-GE)產(chǎn)生有活性的ABA和抑制ABA羥基化酶(cytochrome P450 monooxygenases, CYP707A1-4)對有活性的ABA進行羥基化使其活性降低甚至失活來實現(xiàn)(Lee et al., 2006; Okamoto et al., 2009; Bauer et al., 2013)，但ABA代謝的兩類關(guān)鍵基因響應(yīng)干旱脅迫的調(diào)控機制仍需進一步研究。

在這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)干旱脅迫后，MADS-box轉(zhuǎn)錄因子家族的開花抑制子SVP在葉片中的表達受干旱脅迫誘導(dǎo)上調(diào)。SVP功能缺失突變體對干旱脅迫超敏感，同時SVP過表達會增強植物的抗旱能力，說明SVP是擬南芥應(yīng)答干旱脅迫的正調(diào)控因子。進一步研究發(fā)現(xiàn)，在干旱條件下SVP能夠直接結(jié)合ABA代謝關(guān)鍵基因AtBG1、CYP707A1和CYP707A3的啟動子區(qū)，并通過活化AtBG1的轉(zhuǎn)錄，抑制CYP707A1和CYP707A3的表達，促進葉片中ABA快速積累。研究人員進一步在svp突變體中過表達AtBG1或功能缺失CYP707A1/3，發(fā)現(xiàn)都可以恢復(fù)svp中ABA含量到野生型水平，從而恢復(fù)svp干旱脅迫超敏感的表型，表明ABA代謝的關(guān)鍵基因AtBG1、CYP707A1和CYP707A3處于開花抑制子編碼基因SVP的遺傳學(xué)下游。這些結(jié)果表明，干旱脅迫下，SVP是ABA代謝的關(guān)鍵調(diào)控因子，有利于ABA在葉片中的快速積累，繼而促進氣孔關(guān)閉減少水分散失，從而提高擬南芥對干旱脅迫的耐受能力。另外，開花抑制子SVP對靶基因表達的雙向調(diào)節(jié)機制可能是通過與不同的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)復(fù)合體來實現(xiàn)。

植物逆境中心王鎮(zhèn)博士和王復(fù)興博士為文章并列第一作者，朱健康研究員和王鎮(zhèn)博士為共同通訊作者，該工作得到中國科學(xué)院的相關(guān)經(jīng)費資助。

圖1. 在分子遺傳水平上，開花抑制子SVP與下游靶基因CYP707A1，CYP707A3及 AtBG1的相互作用。