著名學者朱健康教授CellRes解析重要植物信號機制

　　來自中國科學院上海生命科學研究院、普渡大學的研究人員在新研究中揭示了，ABA受體蛋白家族中的一個差異性成員：PYL13在ABA和應激信號中獨特的作用模式。相關論文發表在11月5日的《細胞研究》(Cell Research)雜志上。

　　文章的通訊作者是中科院上海生命科學研究院的朱健康(Jian-Kang Zhu)教授，朱教授是植物抗逆生物學領域世界級領軍人物之一，其及其領導的實驗室在植物抗旱、抗鹽與耐低溫方面的研究碩果累累，在國內外享有聲譽。是首批“千人計劃”入選者，現為美國普渡大學生物化學系和園藝及園林系杰出教授，2010年當選為美國國家科學院院士。

　　植物激素脫落酸(Abscisic Acid)，簡稱ABA，是植物中最為重要的激素之一，它在調節植物生長、 發育, 以及植物在應對生物與非生物脅迫的反應等各方面都發揮著非常關鍵的作用。ABA調控了種子休眠、萌發、植物生長發育及其對干旱、滲透、鹽等環境脅迫的抗性反應的許多方面, 因此揭示 ABA 作用及其信號轉導是植物生物學的熱點研究領域之一。

　　PYR1/PYL/RCAR家族蛋白(PYLs)是定位在細胞質和細胞核中的一類重要ABA受體。在擬南芥中PYL家族包含14個成員，包括 PYR1和PYLs1~13，每個都包含一個START結構域。有些PYLs被證實在存在ABA的情況下可以結合和抑制clade A PP2Cs。結果研究已證實這14個PYLs中的PYR1和PYLs1~12均發揮ABA受體功能，而PP2Cs可以增強PYLs的ABA結合親和力因而發揮輔助受體功能。在存在ABA的情況下， PYLs抑制PP2Cs的活性，由此可激活SnRK2家族蛋白激酶，轉而磷酸化和激活ABA反應信號通路下游效應器。

　　盡管近年來針對PYLs家族蛋白開展了廣泛深入的研究，對于PYLs 蛋白家族的特殊成員PYL13卻知之甚少。不同于其他13個成員，PYL13對于ABA不產生反應。

　　在這篇文章中，研究人員證實PYL13與其他PYLs之間影響ABA感知的三個關鍵亞基存在差異，突變這三個亞基可以逆轉PYL13成為具有部分功能的ABA受體。研究人員發現，過表達PYL13的轉基因植物對ABA抑制種子發芽和發芽后幼苗建成作用的敏感性增高，氣孔導度下降，水利用率增高，應激反應基因表達增多，抗旱性增高。pyl13突變體對于ABA抑制發芽后幼苗建成作用不太敏感。

　　進而研究人員在體內外實驗中檢測了PYL13與clade A PP2Cs的互作，以及PYL13對于PP2Cs的影響。研究人員發現PYL13可以結合PP2Cs，以一種ABA非依賴性方式組成性抑制PP2CA。非常有趣的是，PYL13還可以與其他的PYLs互作，降低其他的PYLs抑制PP2Cs的能力。

　　這些結果表明，PYL13并非是一種ABA受體，而是通過與PYL受體和PP2C輔助受體互作及抑制它們來調控了ABA信號通路。