撰文 | 漁民、小D

責(zé)編 | 小D

脫落酸（abscisic acid，ABA）是植物干旱脅迫響應(yīng)中的重要信號(hào)分子。ABA在植物體內(nèi)的積累取決于ABA的生物合成和代謝。之前的研究已經(jīng)鑒定出了ABA生物合成相關(guān)的基因，包括編碼玉米黃質(zhì)氧化酶（zeaxanthin oxidase，ZEP），9-順式-環(huán)氧類胡蘿卜素雙加氧酶（9-cis-epoxycarotenoid dioxygenases，NCED）和黃嘌呤脫氫酶/還原酶（ABA deficient 2, ABA2）等基因（Edel and Kudla, 2016）。另外，兩種β-葡萄糖苷酶（AtBG1和AtBG2）可以水解ABA-葡萄糖酯（ABA-glucose ester，ABA-GE）提高擬南芥中ABA的積累。過(guò)量表達(dá)AtBG1可以提高細(xì)胞ABA水平和對(duì)干旱脅迫的抗性，相反，AtBG1功能缺失會(huì)破壞ABA介導(dǎo)的干旱脅迫響應(yīng)（Lee et al., 2006）。

除了ABA的生物合成外，ABA分解代謝也是調(diào)節(jié)細(xì)胞ABA含量的一個(gè)主要過(guò)程。ABA主要通過(guò)葡萄糖綴合和羥基化兩種途徑進(jìn)行分解代謝，其中綴合過(guò)程由UDP-葡糖基轉(zhuǎn)移酶（UDP-glucosyltransferase，UGT）完成，而ABA的初級(jí)羥基化由CYP707A1—CYP707A4四種細(xì)胞色素P450單加氧酶催化完成（Dong et al., 2014）。目前為止，一些研究已經(jīng)確定了ABA代謝基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，例如bZIP轉(zhuǎn)錄因子VIP1，但是對(duì)ABA分解代謝的調(diào)控及其對(duì)植物抗旱性的影響仍需進(jìn)一步研究。

2018年7月4日，中科院上海植物逆境生物學(xué)研究中心朱健康課題組在Molecular Plant在線發(fā)表了題為The Flowering Repressor SVP Confers Drought Resistance in Arabidopsis by Regulating Abscisic Acid Catabolism的研究論文，揭示了SHORT VEGETATIVE PHASE（SVP）通過(guò)調(diào)控ABA累積提高擬南芥抗旱性的分子機(jī)制。

SHORT VEGETATIVE PHASE（SVP；又名AGAMOUS-LIKE22，AGL22）是MADS-box類轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)抑制FT 和TSF的表達(dá)調(diào)控植物從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)化。已有的研究表明，在生長(zhǎng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，SVP會(huì)響應(yīng)這一變化并調(diào)控開花的轉(zhuǎn)化（Lee et al., 2013）。在干旱脅迫下，SVP也會(huì)影響植物的代謝和發(fā)育（Bechtold et al., 2016）。然而，SVP是否介導(dǎo)植物的干旱脅迫響應(yīng)及其相關(guān)機(jī)制依然未知。

在朱健康研究組的這項(xiàng)最新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫后，SVP在葉片中的表達(dá)上調(diào)，同時(shí)，SVP過(guò)表達(dá)會(huì)增強(qiáng)植物抗旱能力，說(shuō)明SVP是擬南芥抗旱性的正調(diào)控因子。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子SVP的直接靶基因是ABA分解代謝基因CYP707A1/3和AtBG1。SVP抑制CYP707A1/3的表達(dá)，而增強(qiáng)了擬南芥葉片中AtBG1的表達(dá)，從而提高植物體內(nèi)的ABA水平。研究人員進(jìn)一步在svp突變體植株中過(guò)量表達(dá)AtBG1或是突變CYP707A1/3，結(jié)果發(fā)現(xiàn)svp突變體中ABA含量增加并且突變體的抗旱性增強(qiáng)。這些結(jié)果表明，SVP是ABA分解代謝的中心調(diào)控因子；SVP，CYP707A1/3和AtBG1途徑在植物的抗旱性中起關(guān)鍵作用。

SVP在ABA累積和干旱抗性中的功能（Wang et al., Mol Plant, 2018）

總之，該研究確定了一種新的ABA代謝調(diào)控途徑，轉(zhuǎn)錄因子SVP及其靶基因在控制擬南芥中的ABA分解代謝和抗旱性中發(fā)揮著重要作用。干旱條件下SVP與靶基因啟動(dòng)子中CArG基序的結(jié)合增強(qiáng)，進(jìn)而抑制ABA羥基化和增加植物中ABA-GE的水解，最終促進(jìn)ABA在植物體內(nèi)的積累并提高抗旱性。

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主要參考文獻(xiàn)

Bechtold et al.(2016). Time-Series Transcriptomics Reveals That AGAMOUS-LIKE22 Affects Primary Metabolism and Developmental Processes in Drought-Stressed Arabidopsis. The Plant cell 28:345-366.

Dong et al. (2014). Abscisic acid uridine diphosphate glucosyltransferases play a crucial role in abscisic acid homeostasis in Arabidopsis. Plant physiology 165:277-289

Edel, K.H., and Kudla, J. (2016). Integration of calcium and ABA signaling. Curr Opin Plant Biol 33:83-91.

Lee et al. (2013). Regulation of temperature-responsive flowering by MADS-box transcription factor repressors. Science 342:628-632

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網(wǎng)址: 逆境中心朱健康研究組發(fā)現(xiàn)新的ABA分解代謝調(diào)控因子，并揭示其影響植物抗旱性的機(jī)制 http://www.u1s5d6.cn/newsview236057.html