【Mol Plant】 南京农大揭示ABA诱导ROS产生的分子机制

以下文章来源于Mol Plant植物科学 ，作者Mingyi Jiang

Ca2+/CaM依赖型蛋白激酶（CCaMK）是植物细胞中一种主要的Ca2+信号解码器，不仅在植物的菌根感染以及根瘤发育过程中起着关键性的作用，而且也在植物激素脱落酸（ABA）以及非生物胁迫的信号转导中起着重要的作用。蒋明义教授课题组先前的研究显示，水稻中的CCaMK OsDMI3是ABA反应的一个正调节子，增强作物对干旱胁迫、盐胁迫以及氧化胁迫的耐性。H2O2对于ABA诱导的OsDMI3的活化是必不可少的。ABA诱导的H2O2可以氧化和失活2C型蛋白磷酸酶（PP2C）OsPP45，从而解除OsPP45对OsDMI3的抑制。另一方面， OsDMI3的活化也能够增加H2O2的产生，从而形成一个正反馈调节环。然而，ABA信号转导中OsDMI3如何调节H2O2产生的分子机制尚不清楚。

 2023年4月6日，南京农业大学生命科学学院、作物遗传与种质创新利用全国重点实验室和农业农村部作物生理生态与生产管理重点实验室蒋明义教授课题组在著名学术期刊Molecular Plant在线发表了题为“Phosphorylation of OsRbohB by the CaM-dependent protein kinase OsDMI3 promotes H2O2 production to potentiate ABA responses in rice”的研究论文。

https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.04.003

该研究发现，ABA能够诱导双相质外体H2O2爆发，且NADPH氧化酶OsRbohB与OsRbohE均参与这一双相反应，其中OsRbohB起着主要作用，而OsDMI3仅仅调控ABA诱导的第二次质外体H2O2爆发。OsRbohB也被证实是ABA调控的重要生理过程如种子萌发、根系生长、气孔运动以及水稻对水分胁迫、氧化胁迫所必需的。进一步的研究揭示，OsDMI3能够直接与OsRbohB互作并能够磷酸化OsRbohB Ser-191，且在ABA信号转导中OsRbohB Ser-191磷酸化是OsDMI3特异性的。OsDMI3介导的OsRbohB Ser-191磷酸化正调节NADPH氧化酶活性以及质外体中H2O2产生，从而增强水稻种子萌发和根系生长对ABA的敏感性以及水稻对水分胁迫和氧化胁迫的耐性。此外，该研究还发现，水稻中与拟南芥OST1同源的蛋白SAPK8/9/10能够调节ABA诱导的双相质外体H2O2爆发；SAPK8/9/10介导的OsRbohB Ser-140磷酸化是ABA诱导的OsDMI3活化以及ABA诱导的OsRbohB Ser-191磷酸化所必需的。这些结果表明在ABA信号转导中SAPK8/9/10作用于OsDMI3-OsRbohB通路的上游。综上所述，该研究不仅揭示了ABA信号转导中一条直接调节NADPH氧化酶活化的重要调节途径，而且还将该调节途径连接到了ABA信号转导的核心通路中。

图1 OsRbohB Ser-191磷酸化增强水稻对ABA的敏感性以及对水分胁迫和氧化胁迫的耐性

图2 SAPK8/9/10调节ABA诱导的OsDMI3活化和ABA诱导的OsRbohB Ser-191磷酸化

南京农业大学生命科学学院博士生 王庆文、沈涛为共同第一作者， 蒋明义教授为通讯作者。 倪岚副教授参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金面上项目资助。蒋明义教授课题组近年来致力于ABA信号转导中水稻OsDMI3活化与作用机理研究，在Mol Plant（2篇）、Plant Cell（2篇）、J Integr Plant Biol、Plant Biotechnol J、Plant Cell Environ以及J Exp Bot等主流刊物发表了相关研究成果。

来源：MP植物科学

转自：“iPlants”微信公众号

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