在众多的环境胁迫因素中,干旱是最为常见的胁迫因素之一。植物激素ABA对植物的抗旱性至关重要,研究ABA信号的调节机制对提高作物抗旱性和产量具有重要意义。
在ABA核心信号通路中,A类蛋白磷酸酶PP2C作为关键的负调节因子,对于ABA信号的激活具有重要的调节作用。当植物体内ABA水平升高后,ABA受体PYR1/PYLs/RCARs可以结合并抑制PP2C的磷酸酶活性,从而激活ABA信号途径。ABA受体作为A类PP2C的负调节因子,对于抑制其蛋白磷酸酶活性发挥关键的作用。那么,有没有可以正向调节A类PP2C活性的因子呢?
答案是肯定的!中国农业大学植物生理生化国家重点实验室巩志忠教授研究组曾经鉴定到一个被命名为EAR1的蛋白,它可以通过增强PP2C的蛋白磷酸酶活性,在ABA信号中起着负调控作用。
巩志忠团队通过正向遗传学方法筛选获得了基因EAR1,其全称为ENHANCER OF ABA CO-RECEPTOR 1。该基因突变后,种子萌发、幼苗根生长以及气孔运动对于ABA的反应更加敏感,植株的抗旱性也增强,这说明EAR1在ABA信号中起着负调控作用。
EAR1是如何负调控ABA信号的呢?
为了回答这个问题,巩志忠团队开展了蛋白质互作、体内和体外的磷酸酶活性分析等实验,发现EAR1蛋白可以结合PP2C蛋白的N末端,并增强PP2C的蛋白磷酸酶活性,从而负调控ABA信号。
该团队进一步分析发现,EAR1是一个在高等植物中较为保守的蛋白,总长度有463个氨基酸,含有两个较为保守的区域,并且只需要含有两个保守区域的141-287片段,EAR1即可调控PP2C磷酸酶活性。
该研究阐明的ABA信号调节新机制为作物抗旱性遗传改良提供了理论依据。这项工作以“EAR1 Negatively Regulates ABA Signaling by Enhancing 2C Protein Phosphatase Activity”为题发表在The Plant Cell上。
<!--EndFragment-->hansi-font-family:"Times New Roman";mso-bidi-font-family: "Times New Roman";mso-font-kerning:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-fareast-language: ZH-CN;mso-bidi-language:AR-SA'>的穩定性,这在转录上连续降低了苹果酸相关基因的表达,从而在高硝酸盐供应下控制苹果中苹果酸的积累和液泡酸化。