研究揭示ABA逆境信號與BR生長信號協(xié)同調(diào)控現(xiàn)象及分子機制

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 植物生存依靠體內(nèi)不同激素信號間復雜交互作用以維持生長發(fā)育和逆境響應的有效平衡。脫落酸（Abscisic acid，ABA）和油菜素甾醇（Brassinosteriod，BR）是兩類重要的植物激素，前者與植物對環(huán)境脅迫的響應緊密相關，被視為典型的“逆境激素”；而后者在促進植物生長發(fā)育中具有重要功能。因而，研究人員較早關注ABA和BR信號間的拮抗現(xiàn)象，并揭示了ABA和BR信號間多層次、復雜的拮抗交互機制。有零星的基因表達或生理數(shù)據(jù)暗示了ABA和BR信號間存在協(xié)同作用的可能性，但這一協(xié)同作用的可見表型未能被確定地觀察到，導致ABA和BR信號之間是否存在協(xié)同以及如何進行協(xié)同作用是激素研究領域的待解之謎。

7月5日，科學遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員儲成才/副研究員唐九友研究團隊在Nature Plants上，在線發(fā)表了研究論文Synergistic interplay of ABA and BR signal in regulating plant growth and adaptation。研究發(fā)現(xiàn)，低濃度（10 μM）的ABA并非如報道的高濃度ABA那樣抑制、而是在幼苗葉片發(fā)育的特定時間窗口促進水稻幼苗葉片傾角的展開，且這一促進作用依賴于健全的BR合成及信號傳導途徑。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，近60%的低濃度ABA響應基因能被油菜素內(nèi)酯（BL）同向誘導，而僅有1%的低濃度ABA響應基因被BL反向調(diào)控，表明植物體在轉(zhuǎn)錄水平上對低濃度ABA和BL的早期響應以協(xié)同而非拮抗為主導。進一步機制分析揭示，ABA通過快速、輕度誘導BR合成調(diào)控基因OsGSR1的表達來有限度、非持續(xù)地激活BR的合成與信號，且ABA調(diào)控OsGSR1表達僅依賴于ABA信號核心轉(zhuǎn)錄因子ABI3而非ABI5。此外，鹽脅迫處理分析發(fā)現(xiàn)，早期有限度的BR信號激活或OsGSR1的正常表達在低濃度ABA介導的鹽脅迫耐受性中同樣發(fā)揮關鍵作用。在高濃度ABA處理下，ABA和BR的協(xié)同效應并不能被有效地檢測到，暗示植物體或采用不同的適應性策略來應對不同程度的環(huán)境脅迫。

該研究明確了逆境激素ABA與促生長激素BR之間協(xié)同交互作用的存在，并揭示了這一協(xié)同作用部分依賴于ABI3-OsGSR1模塊的分子機制，為全面闡明逆境激素與促生長激素間的復雜交互作用提供了新的切入點。同時，該研究暗示了在作物逆境耐受性的改良中，須考慮植株對不同程度脅迫的差異化適應機制，以確保獲得適度逆境耐受性的同時兼顧利于生產(chǎn)的作物生長發(fā)育（如圖）。

研究工作得到*自然科學基金的資助。

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