脱落酸(ABA)受体研究(原创)

脱落酸（ABA）受体研究（原创）

脱落酸(ABA)受体研究(原创)

植物激素是植物体内合成的一批微量信号分子,通过整合不断变化的外界环境

与内部发育信号,从分子、细胞、组织和器官水平上调控植物的生理生化反应和形态建成,确保植物正常的生长发育。

受体是激素初始作用发生的位点，植物激素受体是指能与植物激素专一结合，并在结合后能引起特定的激素生理生化效应的物质。

脱落酸(abscisic acid,ABA)调节种子发育、幼苗生长、叶片气孔行为和营养

生长向生殖生长转变等诸多植物生长发育过程,并在调节植物逆境适应性方面起着关键的作用。植物细胞的ABA受体可能是多重的,在不同的条件下介导不同的生物学效应时,可能有不同的受体参与其中。目前已经发现多个不同的

受体。 ABA

一、FCA受体

Razem等采用抗-抗ABA抗体(AB2)筛选ABA处理过的大麦糊粉层cDNA表达文库,获得一全长cDNA(aba33),进而进行体外富集表达和蛋白特性鉴定,得到体外表达的具有潜在ABA受体特征的大麦糊粉蛋白ABAP1蛋白,该蛋白可在体外结合ABA。

ABAP1与拟南芥调控植物开花时间的蛋白FCA的氨基酸序列类似。FLC(识别、

结合并启动、调控MADS基因的表达)是一种MADS(能够编码具有调控功能的DNA结合蛋白)转录因子,是成花过渡过程中的主要抑制因子。FCA是细胞核内一种RNA结合蛋白,通过与FLC的mRNA结合控制开花时间。

在RNA3′-末端的加工因子FY(跟染色质修饰或RNA修饰有关)参与下FCA通过mRNA前体成熟前剪切和多聚腺苷化自我调控自身的表达。FCA是作为一种ABA受体

调控植物开花的时间,但并不参与种子萌发和气孔关闭,推测在植物体内肯定还存在其他类型的ABA受体。

二、ABAR受体

我国科学家在蚕豆中纯化了一个ABA结合蛋白ABAR,该蛋白质为镁离子螯合酶的H亚基((magnesium-chelatase H subunit,ABAR/CHLH))(Zhang et al.,2002)。通过对拟南芥同源基因ABAR的遗传学、生化与生理学研究证明,该基因编码的蛋白为ABA的一个受体,作为ABA信号转导的正调控因子参与了调控种子萌发、植物生长发育以及气孔开闭等重要生理过程。由于其功能的重要性,该受体基因的突变为致死性(Shenetal.,2006)。

ABA受体的研究近年来受到广泛的关注,也引起了很多的争议。虽然拟南芥ABAR/CHLH与ABA特异性结合并作为受体的功能已经报道,但是也有人提出质疑。

清华大学张大鹏研究组通过进一步研究,提出新的证据证明ABAR/CHLH是ABA

受体(Wu et al.,2009b),并介导转录因子(WRKY)基因的调节(Shang et

al.,2010)。他们利用新建立的ABA亲和层析法,证明ABAR/CHLH的C-末端片段能够特异结合ABA,而N-末端片段则不能。

对一系列ABA的促效物/拮抗物(agonists/antagonists)的测定结果表明它们都不能与ABAR/CHLH结合;ABAR的C-末端片段(631–999位氨基酸残基)能够结合ABA,因此可能是ABA结合的核心区域。

同时,将ABAR/CHLH的C-末端片段与GFP(绿色荧光蛋白,用于特定蛋白的标记定位,即利用DNA重组技术，将目的基因与GFP基因构成融合基因，转染合适的细胞进行表达，然后借助荧光显微镜便可对标记的蛋白质进行细胞内活体观察。)的融合蛋白在野生型植株中表达引起主要ABA反应,表现为ABA过敏,包括种子萌发、萌发后生长和保卫细胞运动。

将该融合蛋白在表现为ABA非敏感的ABAR/CHLH突变体cch中表达能恢复突变体的所有ABA反应的敏感性。然而ABAR/CHLH的N-末端片段与GFP的融合蛋白在野生型中表达的效果仅限于对苗的生长,而对cch突变体的恢复作用则仅限于对种子萌发。

对新获得的2个ABAR/CHLH等位基因突变体abar-2和abar-3进行了分析。abar-2中发生点突变导致蛋白的N-端Leu-348(亮氨酸)改变为Phe(苯丙氨酸),而abar-3中发生点突变导致蛋白的N-端Ser-183(丝氨酸)改变为Phe。这2 个突变体的种子萌发和萌发后生长中与ABA相关的表型发生变化,但气孔运动正常。

此外,通过研究叶绿素合成和质体-核信号转导相关的突变体,发现如果突变不影响ABAR/CHLH的表达,就不影响植物对ABA信号的响应。

这些研究结果提供了新的证据说明ABAR/CHLH是一个ABA受体,其介导的ABA

信号转导是一个独立于叶绿素合成和质体-核信号转导的不同的细胞信号过程,同时说明ABAR/CHLH的C-端片段是ABA信号转导的核心部位,而ABAR/CHLH的N-端片段对于该受体的功能也是需要的。

三、G蛋白相偶联的ABA受体

最近又鉴定出一种与G蛋白相偶联的ABA受体,同G-蛋白的α亚基GPA1相互作用以介导所有在拟南芥中已知的ABA应答。过量表达该受体使植株表现出ABA超敏感表型。这些受体以一定的生理学浓度结合ABA,且具有预期的动力学曲线和立体专一性。在酵母中ABA结合到受体上导致受体-GPA1复合物分离,表明这种G蛋白偶联的受体是一种ABA质膜受体。

Valdis等(1992)利用蚕豆证明ABA受体结合位点处于完整细胞膜外侧，而以上研究结果说明ABA受体具有多样性，不仅具有细胞表面受体(G蛋白相偶联的ABA

受体)，也具有细胞内受体(位于质体、细胞核);既有G蛋白耦联受体，也有酶联受体(FCA、ABAR/CHLH)。从而使ABA的功能也具有多样性和信号传导的复杂性。

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