葛曉春教授課題組在水稻中發(fā)現(xiàn)的新的ABA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白并揭示其轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制
4月30日，我院葛曉春教授實(shí)驗(yàn)室在Plant Cell雜志上在線發(fā)表了題為“The AWPM-19 Family Protein OsPM1 Mediates Abscisic Acid Influx and Drought Response in Rice” 的研究論文。該研究在水稻中發(fā)現(xiàn)了一種新的ABA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，并揭示了該轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制，為了解水稻應(yīng)對干旱脅迫的機(jī)制提供了新的線索。
ABA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白應(yīng)對干旱脅迫的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制示意圖
脫落酸（ABA）是重要的植物激素分子，它的pKa值在4.7左右，在正常生長條件下，只有不到一半的ABA可以通過自由擴(kuò)散的方式進(jìn)行跨膜運(yùn)輸，在干旱等逆境脅迫下，細(xì)胞外和木質(zhì)部液發(fā)生堿化，pH值上升到7.0左右，99%以上的ABA會發(fā)生解離，變成帶電荷的ABA-，ABA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對于ABA信號在體內(nèi)的運(yùn)輸和擴(kuò)散至關(guān)重要。目前在擬南芥中已有多個ABA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被克隆，它們大部分屬于ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族。本研究在水稻中首次發(fā)現(xiàn)了一個不同以往報道的ABA轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白OsPM1, 它屬于AWPM-19家族成員，在膜上能以多聚體的形式存在。OsPM1對干旱和ABA處理響應(yīng)非常迅速，過表達(dá)可以增強(qiáng)植物的抗旱性及種子萌發(fā)對ABA的敏感性，而RNAi和KO株系則表現(xiàn)相反。OsPM1影響了水稻在干旱脅迫下氣孔的響應(yīng)性以及ABA信號傳遞過程。體外及體內(nèi)實(shí)驗(yàn)均表明OsPM1可以向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)ABA，且ABA的生理活性形式（+）ABA是其底物。進(jìn)一步深入研究OsPM1的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制還發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫信號途徑的主要轉(zhuǎn)錄因子OsbZIP46結(jié)合在OsPM1的啟動子上，調(diào)控其在干旱脅迫下的表達(dá)。
該論文系統(tǒng)地揭示了OsPM1的功能及調(diào)控機(jī)制，同時也表明“脅迫激素”ABA在體內(nèi)的跨膜運(yùn)輸可能與生長素類似，存在多種結(jié)構(gòu)不同的膜轉(zhuǎn)運(yùn)載體。
博士生姚玲婭為論文第一作者，葛曉春教授為通訊作者。相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部973項(xiàng)目和轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)的資助。
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