图例: CHYR1参与调控植物响应ABA和干旱胁迫的应答
(A图CHYR1在不同发育阶段和组织器官中的表达模式及响应ABA处理的表达模式,B图CHYR1蛋白定位于维管组织和气孔中,C图CHYR1的亚细胞定位,D图过量表达磷酸化位点突变的CHYR1蛋白能显著改变植物的耐旱性)
干旱是植物经常遇到的一种自然灾害,严重时会导致植物萎蔫死亡。脱落酸(ABA)作为一种“胁迫激素”在植物受到干旱胁迫时会迅速积累,并在植物响应干旱胁迫和生长发育的调节中起着重要作用。在干旱胁迫下,ABA信号能促进气孔关闭,减少叶片水分散失,帮助植物抵御干旱。在这个过程中,植物细胞将发生一系列复杂的反应,包括信号的感知与传递、关键蛋白的激活与降解、基因表达的改变、细胞内活性氧(ROS)含量的改变等。但是其调控的分子机理还有待进一步的研究。
中科院植物研究所秦峰课题组发现拟南芥中一个新的RING类泛素E3连接酶基因CHYR1的表达显著受ABA和干旱胁迫诱导。该蛋白定位于细胞核、细胞质和内质网,主要在维管组织和气孔中表达。对CHYR1功能缺失突变体和功能获得植株分析发现CHYR1能促进ABA诱导气孔关闭,活性氧产生,提高植物的耐旱性。进一步研究发现一个ABA信号传递中的关键蛋白激酶SnRK2.6能与CHYR1蛋白相互作用,并磷酸化 CHYR1第178位苏氨酸残基,从而增强CHYR1的泛素E3连接酶活性。过量表达磷酸化缺陷的CHYR1蛋白(CHYR1T178A),能干扰体内正常的CHYR1功能,植物对干旱胁迫的耐受性降低;而过量表达磷酸化状态的CHYR1蛋白(CHYR1T178D),可促进ABA诱导ROS产生和气孔关闭,提高植物对干旱胁迫的耐受性。
该研究发现了植物中一个新的参与干旱和ABA响应的重要调控蛋白,并阐明了其活性调节的分子机理,为更全面地认识和揭示植物响应干旱胁迫这一复杂过程的调控机理提供了新的线索。
该研究成果于10月27日在线发表于Plant Cell期刊上。秦峰研究组博士研究生丁双成和研究实习员张彬博士为本文的共同第一作者。研究得到了国家重点基础研究发展计划和国家自然科学基金的资助。
文章链接:
http://www.plantcell.org/content/early/2015/10/27/tpc.15.00321.full.pdf+html