植物激素脫落酸(ABA)和生長素(auxin)相互協同或拮抗能調控植物生長發育和應對環境脅迫。深入解析兩種激素的交叉作用機制,對于生物技術研究和農業生產實踐(如定向編輯基因、培育優良性狀等)均具有重要意義。盡管目前已鑒定了多個既能響應脫落酸也能響應生長素的基因,但對其交叉作用機制知之甚少。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所謝旗研究組以擬南芥根的發育為研究模型,通過篩選ABA信號通路主要組分的突變體對外源生長素(auxin)的響應,發現ABA信號傳導通路的主要負調控基因ABI1參與生長素介導的根發育進程。在對ABI1基因的突變體abi1-3和野生型擬南芥col-0苗期生長素處理的結果中發現小分子量熱激蛋白sHSP22表達量大幅度提升。進一步分析發現, sHSP22定位于內質網,受生長素的誘導表達且依賴于ABI1,超量表達sHSP22基因能降低abi1-3植株對ABA的敏感性,并且能加強生長素流出載體PIN蛋白的流出,觸發更多的擬南芥側根發育。本研究通過遺傳學、細胞生物學和生理學等方法揭示ABA和Auxin互作的新機制,提出介導兩種激素信號交叉作用進而調控根發育的工作模型“ABI1-sHSP22”。
2017年12月29日,相關研究成果在線發表在Plant Physiology上。研究工作得到了國家自然科學基金委和國家重點研發計劃等的資助。