上海生科院揭示植物糖-ABA级联途径中的负反馈机制

2014-3-20 14:37 来源: 中国科学院
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  3月13日,中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所滕胜研究组在PLoS Genetics上在线发表题为The ABI4-Induced Arabidopsis ANAC060 Transcription Factor Attenuates ABA Signaling and Renders Seedlings Sugar Insensitive when Present in the Nucleus 的研究论文。该文揭示了糖-ABA级联途径中的负反馈调控回路及关键基因GSQ11/ANAC060。这对全面认识植物糖信号调控网络具有重要的意义。

  糖不仅是生物体物质和能量代谢的基础,而且也是重要的信号分子。在植物中,糖信号是反映体内生理状况和外界环境条件的核心信号系统,与多个激素信号以及生物/非生物胁迫信号系统密切相关。目前最明确的糖信号途径是以己糖激酶(HXK1)为受体的葡萄糖信号途径,HXK1介导的葡萄糖信号诱导脱落酸(ABA)信号,从而形成一个糖-ABA级联途径,但该途径深入的分子机理尚未阐明。

  该研究组利用拟南芥自然变异遗传资源,筛选到C24等糖超敏感的生态型。采用selective genotyping策略,在极端糖不敏感的Col X C24 F2亚群体中,检测到一个位于第3染色体长臂的偏分离区域,利用近等基因系,验证并精细定位了位于该区域的糖敏感QTL—GSQ11。通过对候选基因突变体的表型鉴定、等位性分析和转基因互补试验等遗传学手段,确认GSQ11编码一个在碳端带有膜系留结构域的NAC家族转录因子—ANAC060,C24等位基因为隐性,呈糖超敏感表型。

  该组研究人员还发现,位于第3个内含子中的一个SNP决定了ANAC060基因在C24和Col-0生态型之间的不同剪切模式,并分别翻译产生一个长的、带有膜系留结构域的(C24型)和短的、没有膜系留结构域的(Col型)蛋白质,由此造成了其亚细胞定位的不同:C24型蛋白质定位于细胞质,而Col-0型蛋白质定位于细胞核;并通过一系列实验证实了ANAC060蛋白质亚细胞定位的不同是控制糖敏感性的关键。

  进一步的研究表明,Col ANAC060参与了糖-ABA级联途径的一个负反馈调控回路。在这个回路中,糖-ABA级联途径中的关键调控因子ABI4直接结合在ANAC060启动子区的CACCG基序上,从而激活了ANAC060的表达;但是,Col ANAC060的表达抑制了糖诱导的ABA积累以及ABI4的表达,从而降低了糖的敏感性。

  该项目得到国家自然科学基金、农业部转基因专项、科技部“973”项目和上海生科院优秀人才项目等的资助。

  

Col ANAC060介导了糖-ABA级联途径中的负反馈调控回路