植物激素脱落酸(ABA)和生长素(auxin)相互协同或拮抗能调控植物生长发育和应对环境胁迫。深入解析两种激素的交叉作用机制,对于生物技术研究和农业生产实践(如定向编辑基因、培育优良性状等)均具有重要意义。尽管目前已鉴定了多个既能响应脱落酸也能响应生长素的基因,但对其交叉作用机制知之甚少。
中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗研究组以拟南芥根的发育为研究模型,通过筛选ABA信号通路主要组分的突变体对外源生长素(auxin)的响应,发现ABA信号传导通路的主要负调控基因ABI1参与生长素介导的根发育进程。在对ABI1基因的突变体abi1-3和野生型拟南芥col-0苗期生长素处理的结果中发现小分子量热激蛋白sHSP22表达量大幅度提升。进一步分析发现, sHSP22定位于内质网,受生长素的诱导表达且依赖于ABI1,超量表达sHSP22基因能降低abi1-3植株对ABA的敏感性,并且能加强生长素流出载体PIN蛋白的流出,触发更多的拟南芥侧根发育。本研究通过遗传学、细胞生物学和生理学等方法揭示ABA和Auxin互作的新机制,提出介导两种激素信号交叉作用进而调控根发育的工作模型“ABI1-sHSP22”。
2017年12月29日,相关研究成果在线发表在Plant Physiology上。研究工作得到了国家自然科学基金委和国家重点研发计划等的资助。