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宋纯鹏教授课题组在New Phytologist发表研究论文揭示ABA调控种子萌发新机制

2020年5月30日,河南大学生命科学学院/作物逆境适应与改良国家重点实验室宋纯鹏教授课题组在种子萌发研究领域取得新进展,发现了脱落酸(Abscisic acid, ABA)受体PYR1/PYL/RCAR(PYLs)在种子萌发过程中的表达调控机制,并揭示了ABA信号下游转录因子ABI5反馈调节PYLs基因表达参与种子萌发调控的新机制。该研究成果以“ABI5 modulates seed germination via feedback regulation of the expression of the PYR/PYL/RCAR ABA receptor genes”为题,以全文形式在《New Phytologist》杂志在线发表(DOI: 10.1111/nph.16713)。宋纯鹏教授课题组郑远教授为本文通讯作者,河南大学是第一作者及通讯作者单位。

大多数开花植物通过有性生殖和产生种子来繁衍后代,种子萌发决定着植物种群的繁衍和生存,也决定植物进入自然和农业生态系统的时间,直接影响作物的产量。ABA作为重要的植物激素,在种子萌发过程中起着至关重要的作用。PYLs作为ABA的受体,在ABA信号调控过程中具有重要的作用。PYLs的表达和功能在多种胁迫条件下都受到严格的调控,目前已发现多种蛋白水平上的修饰可以影响PYLs的功能,但在转录水平上,PYLs如何被调控目前还不十分清楚。

该研究发现种子萌发过程中,14个PYLs基因中的11个表达发生了显著变化,并受外源ABA影响。其中,PYL11和PYL12在成熟种子中特异性表达,它们正向调控ABA介导的种子萌发。作为调控ABA信号响应基因表达的转录因子ABI5参与了PYL11和PYL12介导的种子萌发调控。在ABI5功能缺失突变体中,过表达PYL11和PYL12导致的ABA超敏感表型被全部或部分抑制。另一方面,ABI5可以通过与PYL11和PYL12的启动子直接结合来调节其表达。此外,在abi5突变体的萌发过程中,其他8个PYLs基因的表达也受到影响。该研究结果明确了PYL11和PYL12在种子萌发中的作用,揭示了种子萌发中ABA信号存在着PYL-ABI5-PYL的反馈调节机制。

该研究工作受到国家自然科学基金委、河南大学等项目的资助。


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                       种子萌发中PYL-ABI5-PYL介导的ABA信号反馈调节机制

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