中科院西双版纳植物园胡彦如研究组揭示生物钟蛋白PRRs介导ABA信号转导的调控机制学术资讯

2021年6月21日，The Plant Cell在线发表了中国科学院西双版纳热带植物园胡彦如研究员团队完成的题为“The Arabidopsis circadian clock protein PRR5 interacts with and stimulates ABI5 to modulate abscisic acid signaling during seed germination”的研究论文。该研究发现拟南芥生物钟核心蛋白PRRs通过与ABA信号途径中的关键转录因子ABI5互作并促进其转录功能的发挥，从而协同调控种子萌发期间的ABA信号转导。

主要内容

种子萌发和萌发后生长需要多种内在和环境信号的精确协同调控。已知在拟南芥中，植物激素脱落酸（ABA）对以上过程具有抑制作用，而生物钟有助于ABA信号转导的调控。但是，生物钟介导ABA信号转导的分子机制在很大程度上仍是未知的。

ABSCISIC ACID INSENSITIVE5（ABI5）转录因子是ABA信号通路中的关键调控因子，参与抑制种子萌发和早期幼苗的生长。更重要的是，它也是整合ABA信号和其他途径的关键节点。为研究种子萌发期间ABA信号的昼夜节律调控机制，首先利用酵母双杂筛选与ABI5互作的潜在生物钟核心蛋白，结合验证结果发现，ABI5与PSEUDO-RESPONSE REGULATOR5（PRR5）和PRR7特异性互作。

表达模式分析显示，PRR5、PRR7以及PRR9在种子萌发的早期阶段呈节律周期性表达，并响应ABA诱导。表型分析鉴定表明，三者在种子萌发期间冗余性正调控ABA信号。prr5 prr7双突和prr5 prr7 prr9三突对ABA敏感性降低。相反，PRR5过表达导致萌发种子表现为ABA超敏、萌发受抑制表型。进一步遗传分析表明，PRR5过表达植株的ABA超敏表型依赖于功能性ABI5蛋白（图1）。机制研究表明，PRR5通过促进ABI5的转录功能来调控下游靶基因的表达。

图1. ABI5对于PRR5过表达株系的ABA超敏表型是必需的

一图解文

当ABA浓度升高时，ABA诱导种子萌发期间ABI5以及PRR5、PRR7和PRR9的表达。PRR5和PRR7与ABI5互作并促进其转录功能，以增强ABA信号转导，从而维持适宜的种子萌发和萌发后生长。另外，PRR5、PRR7和PRR9又可在ABA生物合成过程中发挥负调控功能。这一研究为ABA信号和生物钟的直接整合的机制理提供了新见解。