PRRs通過與ABA信號途徑中的關鍵轉錄因子調控ABA信號轉導

　　2021年6月21日，The Plant Cell在線發表了中國科學院西雙版納熱帶植物園胡彥如研究員團隊完成的題為“The Arabidopsis circadian clock protein PRR5 interacts with and stimulates ABI5 to modulate abscisic acid signaling during seed germination”的研究論文。該研究發現擬南芥生物鐘核心蛋白PRRs通過與ABA信號途徑中的關鍵轉錄因子ABI5互作并促進其轉錄功能的發揮，從而協同調控種子萌發期間的ABA信號轉導。

　　主要內容

　　種子萌發和萌發后生長需要多種內在和環境信號的精確協同調控。已知在擬南芥中，植物激素脫落酸（ABA）對以上過程具有抑制作用，而生物鐘有助于ABA信號轉導的調控。但是，生物鐘介導ABA信號轉導的分子機制在很大程度上仍是未知的。

　　ABSCISIC ACID INSENSITIVE5（ABI5）轉錄因子是ABA信號通路中的關鍵調控因子，參與抑制種子萌發和早期幼苗的生長。更重要的是，它也是整合ABA信號和其他途徑的關鍵節點。為研究種子萌發期間ABA信號的晝夜節律調控機制，首先利用酵母雙雜篩選與ABI5互作的潛在生物鐘核心蛋白，結合驗證結果發現，ABI5與PSEUDO-RESPONSE REGULATOR5（PRR5）和PRR7特異性互作。

　　表達模式分析顯示，PRR5、PRR7以及PRR9在種子萌發的早期階段呈節律周期性表達，并響應ABA誘導。表型分析鑒定表明，三者在種子萌發期間冗余性正調控ABA信號。prr5 prr7雙突和prr5 prr7 prr9三突對ABA敏感性降低。相反，PRR5過表達導致萌發種子表現為ABA超敏、萌發受抑制表型。進一步遺傳分析表明，PRR5過表達植株的ABA超敏表型依賴于功能性ABI5蛋白（圖1）。機制研究表明，PRR5通過促進ABI5的轉錄功能來調控下游靶基因的表達。

　　圖1. ABI5對于PRR5過表達株系的ABA超敏表型是必需的

　　一圖解文

　　當ABA濃度升高時，ABA誘導種子萌發期間ABI5以及PRR5、PRR7和PRR9的表達。PRR5和PRR7與ABI5互作并促進其轉錄功能，以增強ABA信號轉導，從而維持適宜的種子萌發和萌發后生長。另外，PRR5、PRR7和PRR9又可在ABA生物合成過程中發揮負調控功能。這一研究為ABA信號和生物鐘的直接整合的機制理提供了新見解。

　　圖2. ABI5與PRR互作調控種子萌發期間ABA信號轉導的簡化模型