朱健康院士PLOS最新研究成果

　　植物激素脫落酸（ABA）調節著植物的生長、發育和對生物/非生物脅迫的響應。核心的ABA信號通路是由三個主要部分組成：ABA受體（PYR1/PYLs）、2C型蛋白磷酸酶（PP2C）和SNF1相關蛋白激酶2（SnRK2）。然而，ABA信號的復雜性，仍然是亟待解決的問題。

　　最近，國際遺傳學期刊《PLOS Genetics》在線發表了中科院上海生命科學研究院朱健康院士帶領的一項研究，題為“Type One Protein Phosphatase 1 and Its Regulatory Protein Inhibitor 2 Negatively Regulate ABA Signaling”。這項研究將TOPP1和AtI-2作物ABA信號轉導的負調節因子。

　　朱健康是國際著名植物生物學家、植物抗逆分子學領軍科學家，美國科學院院士、美國普渡大學生物化學系和園藝及園林系杰出教授，首批“千人計劃”入選者，中科院上海植物逆境生物學研究中心主任。朱健康1988年赴美留學，2000年受聘美國亞利桑那大學植物科學系正教授，曾任加州大學河濱分校整合基因組學研究所所長。在植物抗旱、耐鹽與耐低溫方面做出了杰出成就，是世界植物科學領域發表論文引用率最高的科學家之一。近幾個月發表多項重要學術成果：朱健康教授發表PNAS轉基因研究新成果；朱健康院士：開發新型多路復用CRISPR/Cas9平臺；朱健康院士Cell Research發布表觀遺傳新發現。

　　ABA控制著植物的多個發育過程，如種子休眠、萌發，根/莖的生長，開花和衰老。當植物遇到壓力的情況，ABA可以迅速誘導的基因表達的重新編程，并觸發多個生理反應，如氣孔關閉，以減少植物的水分損失。鑒于ABA在調節植物生長各個方面和應激反應中的重要性，了解ABA響應不利環境條件的分子機制，是至關重要的。

　　擬南芥ABA abi1-1和abi2-1突變體，是在ABA不敏感表型的遺傳篩選中分離出來的。這兩種突變體在種子萌發、幼苗生長和氣孔關閉過程中，均表現出顯性負效應。有研究發現，ABI1和ABI2編碼同源2C型絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）磷酸酶（PP2Cs），表明磷酸酶介導的去磷酸化對于調節ABA信號起著關鍵的作用。據表明，這些clade A PP2Cs負向調控ABA信號轉導通路。

　　SNF1相關蛋白激酶（SnRK2s）也調節ABA信號轉導。擬南芥突變體ost1-1/snrk 2.6（Open Stomata 1，又名SnRK2.6）表現出：ABA誘導的氣孔關閉受損，光誘導的氣孔開放也出現缺陷。在擬南芥中已確定了10個SnRK2（SnRK2.1–10）；然而在原生質體的瞬時表達檢測中，只有4個（SnRK2.2 / 2.3 / 2.6 / 2.8）可以通過ABA激活，從而表明，SnRK2成員可能在依賴或不依賴ABA的信號轉導途徑中發揮作用。ABA誘導的基因表達和其他ABA反應，在snrk2.2/3/6三突變體植株中幾乎是完全阻斷的，從而表明這三個SnRK2s是ABA信號轉導關鍵的正向調節因子。結果表明，分支A PP2Cs與SnRK2s活化環上的SnRK2s和去磷酸化關鍵Ser/Thr殘基結合。

　　近年來，ABA受體被確定為PYRABACTIN RESISTANCE 1 (PYR1)/PYR1-Like (PYL)/REGULATORY COMPONENT OF ABA RECEPTOR (RCAR)蛋白家族。ABA與受體結合，觸發受體發生構象改變，從而使它們與PP2Cs交接，并破壞PP2C-SnRK2相互作用，從PP2Cs介導的抑制作用釋放SnRK2s。隨后，激活的SnRK2s磷酸化下游靶蛋白，如細胞膜中的離子通道，以及細胞核內的bZIP轉錄因子。

　　為了確定ABA信號通路的潛在新組件，該研究小組進行了酵母雙雜交篩選，采用SnRK2.6作為誘餌。研究人員發現，1型磷酸酶1（TOPP1）及其調節蛋白，擬南芥（ati-2），可與幾個SnRK2s和PYLs相互作用。生物化學和生理學證據表明，TOPP1和AtI-2可協調抑制SnRK2s，反過來，又負調控ABA信號傳導通路。topp1和ati-2突變體植物對ABA和鹽是高度敏感的，這與它們在ABA信號轉導中的功能相一致。此外，轉錄組分析結果顯示，TOPP1和AtI-2共同調節響應ABA的重疊基因群。

　　總而言之，這項研究確定了ABA信號轉導通路新的組成部分——TOPP1和AtI-2，并描述了它們在ABA信號轉導中的消極作用。