植物平衡生長發育與逆境應答的分子機制研究獲進展

2020-07-26 光明網

由於固著生長的特性，植物不能像動物一樣有效躲避外界的不利因素。因此，其生長發育會受到各種逆境脅迫的影響。而對這些逆境脅迫及時、有效地響應，是植物存活的前提。植物激素脫落酸（Abscisic acid, ABA）被稱為「逆境激素」，參與植物的乾旱、冷和鹽等逆境脅迫的應答過程。油菜素內酯（Brassinosteroid, BR）信號途徑參與細胞分裂等過程，控制植物的生長和發育。探索兩條重要的通路間的信號交叉互作，可以更好地理解植物如何在生長發育和逆境脅迫響應之間進行的切換以維持生機。7月15日，中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員謝旗在Plant Cell and Environment上發表題為Balancing growth and adaptation to stress: crosstalk between brassinosteroid and abscisic acid signaling（DOI:10.1111/pce.13846）的綜述性文章，對這一過程進行詳細闡述，並討論了亟待解決的問題和未來研究方向。

通過對ABA和BR信號通路信號交叉的分子機制進行總結髮現，二者主要以拮抗的方式互相調控。即在受到逆境脅迫時，植物會激活ABA信號而在一定程度上抑制BR信號介導的生長發育過程；而BR信號可以抑制ABA信號，以保證非脅迫條件下，植物正常的生長發育進程。研究發現ABA和BR之間的相互調控發生在多個層面。二者能夠通過調控ABI3、ABI5和BZR1等轉錄因子的表達或者活性，在轉錄水平上發生廣泛的信號交流。二者通過調控重要蛋白質修飾如磷酸化、去磷酸化和泛素化等修飾，進而改變其活性或者穩定性，在蛋白翻譯後修飾水平上進行調控。多層面和多方式的調控以及二者與其他激素信號之間的廣泛交流共同形成複雜的調控網絡，使植物能夠維持生長發育和逆境脅迫響應之間的動態平衡。此外，研究比較了模式植物和作物在ABA和BR信號通路信號交叉調控的異同點，為兼具抗逆特性和高產性狀的作物改良提供了一定指導。

謝旗研究組博士生王茜為論文第一作者，謝旗、助理研究員於菲菲為論文通訊作者。研究工作受到科技部蛋白質重大專項和國家自然科學基金委員會的資助。

ABA與BR信號通路間的交錯互作調控機制

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