朱健康cell 著名学者朱健康教授Cell Res解析重要植物信号机制
来自中国科学院上海生命科学研究院、普渡大学的研究人员在新研究中揭示了,ABA受体蛋白家族中的一个差异性成员:PYL13在ABA和应激信号中独特的作用模式。相关论文发表在11月5日的《细胞研究》(Cell Research)杂志上。
文章的通讯作者是中科院上海生命科学研究院的朱健康(Jian-Kang Zhu)教授,朱教授是植物抗逆生物学领域世界级领军人物之一,其及其领导的实验室在植物抗旱、抗盐与耐低温方面的研究硕果累累,在国内外享有声誉。是首批“千人计划”入选者,现为美国普渡大学生物化学系和园艺及园林系杰出教授,2010年当选为美国国家科学院院士。
植物激素脱落酸(Abscisic Acid),简称ABA,是植物中最为重要的激素之一,它在调节植物生长、 发育, 以及植物在应对生物与非生物胁迫的反应等各方面都发挥着非常关键的作用。ABA调控了种子休眠、萌发、植物生长发育及其对干旱、渗透、盐等环境胁迫的抗性反应的许多方面, 因此揭示 ABA 作用及其信号转导是植物生物学的热点研究领域之一。
PYR1/PYL/RCAR家族蛋白(PYLs)是定位在细胞质和细胞核中的一类重要ABA受体。在拟南芥中PYL家族包含14个成员,包括 PYR1和PYLs1~13,每个都包含一个START结构域。有些PYLs被证实在存在ABA的情况下可以结合和抑制clade A PP2Cs。
结果研究已证实这14个PYLs中的PYR1和PYLs1~12均发挥ABA受体功能,而PP2Cs可以增强PYLs的ABA结合亲和力因而发挥辅助受体功能。在存在ABA的情况下, PYLs抑制PP2Cs的活性,由此可激活SnRK2家族蛋白激酶,转而磷酸化和激活ABA反应信号通路下游效应器。
尽管近年来针对PYLs家族蛋白开展了广泛深入的研究,对于PYLs 蛋白家族的特殊成员PYL13却知之甚少。不同于其他13个成员,PYL13对于ABA不产生反应。
在这篇文章中,研究人员证实PYL13与其他PYLs之间影响ABA感知的三个关键亚基存在差异,突变这三个亚基可以逆转PYL13成为具有部分功能的ABA受体。研究人员发现,过表达PYL13的转基因植物对ABA抑制种子发芽和发芽后幼苗建成作用的敏感性增高,气孔导度下降,水利用率增高,应激反应基因表达增多,抗旱性增高。pyl13突变体对于ABA抑制发芽后幼苗建成作用不太敏感。
进而研究人员在体内外实验中检测了PYL13与clade A PP2Cs的互作,以及PYL13对于PP2Cs的影响。研究人员发现PYL13可以结合PP2Cs,以一种ABA非依赖性方式组成性抑制PP2CA。非常有趣的是,PYL13还可以与其他的PYLs互作,降低其他的PYLs抑制PP2Cs的能力。
这些结果表明,PYL13并非是一种ABA受体,而是通过与PYL受体和PP2C辅助受体互作及抑制它们来调控了ABA信号通路。
