農業資源中心核質轉運過程調控ABA信號轉導研究獲進展

　　ABA是植物響應干旱脅迫最重要的信號分子。近年關于ABA信號調控網絡的研究取得了很大的進展，涉及到許多不同的調控因子，其中相當一部分在細胞質中合成的調控蛋白需要通過核質轉運過程運送至細胞核中發揮功能。在此過程中，時空特異表達的核質轉運受體對特異的底物蛋白進入細胞核的精細調控是必須的。關于在植物響應干旱時ABA信號通路中核蛋白入核過程的調控目前還知之甚少。

　　中科院遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心李霞課題組鑒定了擬南芥中一個核質轉運受體基因AtKPNB1(Arabidopsis thaliana Karyopherin beta 1)。該基因的缺失突變體atkpnb1在萌發期和轉綠期對ABA、NaCl和甘露醇超敏;突變體植株比野生型抗旱，并且氣孔閉合對ABA的響應比野生型更敏感，說明AtKPNB1調控植物的抗旱和滲透脅迫依賴ABA途徑。

　　此外，突變體在正常生長條件下的發育較野生型遲緩且植株矮小。AtKPNB1基因在許多組織中廣泛表達，且蛋白定位在細胞質和細胞核。蛋白相互作用試驗結果表明， AtKPNB1與核質轉運系統中許多蛋白質之間存在相互作用，包括importin α家族蛋白AtIMPA1、AtIMPA2、AtIMPA4和AtIMPA6，核孔蛋白AtNUP62，和Ran GTP酶蛋白Ran1、Ran2、Ran3。更重要的是，原生質體亞細胞定位實驗表明AtKPNB1缺失會影響GFP-NLS的核定位。基因表達結果表明，在突變體atkpnb1中ABA信號通路中的下游基因RAB18、RD29B和種質發育晚期基因EM1、EM6在ABA處理下比野生型表達量更高，此結果表明AtKPNB1通過調控這些基因的表達從而調控細胞ABA響應。此外，原生質體亞細胞定位實驗表明，在突變體atkpnb1中作為ABA信號轉導途徑負調控因子的PP2C磷酸酶家族蛋白ABI1和ABI2的定位沒有變化，并且遺傳分析顯示雙突變體atkpnb1/abi1-2在萌發和轉綠期對 ABA的響應比兩個單突atkpnb1和abi1-2更敏感，說明AtKPNB1通過不依賴于ABI1和ABI2的途徑調控植物對ABA和逆境的響應。這些發現為了解擬南芥中核質轉運系統參與調控植物生長發育和逆境脅迫的功能，尤其解析植物發育和逆境適應的分子機制提供了新思路。

　　該項研究成果已經在線發表于The Plant Journal上(DOI: 10.1111/tpj.12207)，李霞課題組博士生羅焱杰和助理研究員王志娟為文章的共同第一作者。

　　該項研究得到科技部和農業部的資助。