作科所创新团队揭示植物激素ABA和GA拮抗新机制

2015年8月14日，中国农业科学院作物科学研究所作物功能基因组学研究创新团队在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上发表了题为“The SnRK2-APC/CTE regulatory module mediates the antagonistic action of gibberellic acid and abscisic acid pathways”的研究论文，揭示了SnRK2-APC/CTE调控模块通过介导赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）信号通路的拮抗作用，从而调控水稻等植物的生长发育。

脱落酸(ABA)是一种应激反应植物激素，它通过抑制种子萌芽及幼苗生长来适应不利的环境条件。目前的研究已揭示出ABA信号通路的框架：ABA结合它的受体PYL/PYR/RCARs蛋白，随后PYL/PYR/RCAR-ABA复合物与抑制SnRK2s的蛋白磷酸酶PP2Cs结合，释放出激活的SnRK2s，使得下游靶蛋白磷酸化，激活ABA反应。赤霉素（GA）是一种重要的促生长植物激素，可以促进种子萌发、幼苗生长、开花和展叶。在GA信号通路中，受体GID1蛋白则与E3连接酶SCFSLY1/GID2一起以一种依赖GA的方式促进阻遏蛋白DELLA的降解，从而消除它们对GA信号途径的抑制。前人研究发现，GA和ABA对立地调控植物的许多发育过程及植物对生物或非生物胁迫的响应。ABA通过拮抗GA依赖的DELLA蛋白的降解过程来抑制GA信号途径，但GA如何抑制ABA信号途径仍然未知。

在之前的一项研究中，作物功能基因组研究创新团队发现水稻Tiller Enhancer (TE)基因编码APC/CTE E3泛素连接酶复合体的激活子，TE通过介导水稻株型和分蘖数的主控因子MOC1的降解，从而抑制水稻分蘖。另外，他们也发现te突变体还表现出矮化、剑叶和穗扭曲等表型，暗示TE可能参与调控水稻其它发育进程。本研究中他们发现，功能缺失性突变体te对ABA过敏而对GA敏感性下降。TE与ABA受体OsPYL/RCARs发生物理互作，并通过蛋白酶体途径促进后者的降解。遗传分析结果显示，OsPYL/RCARs位于TE下游。ABA通过激活SnRK2s使TE磷酸化来抑制APC/CTE活性，磷酸化的TE和OsPYL/RCARs之间的互作减弱，进而稳定OsPYL/RCARs蛋白。与之相反，GA可以降低SnRK2s活性，进而促进APC/CTE介导的OsPYL/RCARs降解。这些结果暗示SnRK2-APC/CTE调控模块是植物中GA和ABA拮抗作用的一个重要调控节点。

此项研究为进一步阐明植物GA和ABA互作过程奠定了基础，对利用植物激素及其相互作用调控种子休眠和萌发过程及植物抗旱具有重要的理论价值和实践意义。

该研究得到了国家973、国家转基因专项、863项目、国家自然科学基金和江苏省333项目的资助。中国农业科学院作物科学研究所的林启冰博士和吴赴清博士为论文共同第一作者，万建民研究员为论文通讯作者。

论文全文链接：http://www.nature.com/ncomms/2015/150814/ncomms8981/full/ncomms8981.html