近日，我校生命科學(xué)學(xué)院王琛副教授在《New Phytologist》上在線發(fā)表了題為“The GhMPK7-GhSDIRIP1 module enhances drought tolerance in cotton by regulating ABA signaling”的研究論文，揭示了MAPK級(jí)聯(lián)通路調(diào)控棉花抗旱性的新機(jī)制。生命科學(xué)學(xué)院王琛副教授為通訊作者，碩士研究生高子涵為第一作者，郭興啟教授和蘇英華教授參與了該項(xiàng)工作。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。

植物激素脫落酸（ABA）在應(yīng)對(duì)非生物脅迫，尤其是干旱脅迫過(guò)程中起著重要作用。當(dāng)植物面臨干旱脅迫時(shí)，脫落酸（ABA）水平升高會(huì)促使PYR/PYL/RCAR-PP2C復(fù)合物形成，該復(fù)合物會(huì)抑制PP2C的活性并激活SnRK2s（Liu et al., 2022）。被激活的SnRK2s會(huì)觸發(fā)一系列細(xì)胞反應(yīng)，包括氣孔關(guān)閉、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)以及基因表達(dá)的改變，以減輕干旱脅迫的影響（Takahashi et al., 2020）。絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）級(jí)聯(lián)通路是應(yīng)對(duì)脅迫的重要信號(hào)傳導(dǎo)途徑，可被SnRK2s激活（Takahashi et al., 2020）。盡管MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)對(duì)于ABA介導(dǎo)的耐旱性至關(guān)重要，但該級(jí)聯(lián)反應(yīng)整合并傳遞ABA信號(hào)的機(jī)制仍不清楚。

該研究發(fā)現(xiàn)，棉花C組MAPK，GhMPK7，在ABA介導(dǎo)的耐旱性中起到正調(diào)控作用。沉默GhMPK7轉(zhuǎn)基因棉花對(duì)干旱脅迫的抗性顯著降低。經(jīng)過(guò)ABA處理后，沉默GhMPK7的轉(zhuǎn)基因植株對(duì)ABA不敏感，氣孔關(guān)閉受限，種子萌發(fā)速率更快，根更長(zhǎng)。進(jìn)一步的研究表明，ABA信號(hào)的負(fù)調(diào)控因子，GhSDIRIP1，與GhMPK7互作。在沉默GhMPK7的轉(zhuǎn)基因棉花植株中再沉默GhSDIRIP1，能夠恢復(fù)因GhMPK7沉默而導(dǎo)致的不耐旱表型。磷酸化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，GhMPK7可以使GhSDIRIP1的第19位絲氨酸殘基磷酸化，從而調(diào)控其穩(wěn)定性。GhMPK7誘導(dǎo)的GhSDIRIP1蛋白降解會(huì)增強(qiáng)植物在干旱脅迫下的ABA信號(hào)強(qiáng)度。該研究的結(jié)果揭示了GhMPK7-GhSDIRIP1模塊正調(diào)控ABA介導(dǎo)的植物抗旱性的調(diào)控機(jī)制。這項(xiàng)研究拓展了對(duì)MAPK級(jí)聯(lián)通路如何調(diào)節(jié)植物中ABA信號(hào)通路強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)，也加深了對(duì)磷酸化和泛素化之間相互作用的理解。

原文鏈接：http://doi.org/10.1111/nph.70497

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