3月13日，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所滕勝研究組在PLoS Genetics上在線發(fā)表題為The ABI4-Induced Arabidopsis ANAC060 Transcription Factor Attenuates ABA Signaling and Renders Seedlings Sugar Insensitive when Present in the Nucleus 的研究論文。該文揭示了糖-ABA級聯(lián)途徑中的負(fù)反饋調(diào)控回路及關(guān)鍵基因GSQ11/ANAC060。這對全面認(rèn)識植物糖信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)具有重要的意義。
糖不僅是生物體物質(zhì)和能量代謝的基礎(chǔ)，而且也是重要的信號分子。在植物中，糖信號是反映體內(nèi)生理狀況和外界環(huán)境條件的核心信號系統(tǒng)，與多個(gè)激素信號以及生物/非生物脅迫信號系統(tǒng)密切相關(guān)。目前最明確的糖信號途徑是以己糖激酶（HXK1）為受體的葡萄糖信號途徑，HXK1介導(dǎo)的葡萄糖信號誘導(dǎo)脫落酸（ABA）信號，從而形成一個(gè)糖-ABA級聯(lián)途徑，但該途徑深入的分子機(jī)理尚未闡明。
該研究組利用擬南芥自然變異遺傳資源，篩選到C24等糖超敏感的生態(tài)型。采用selective genotyping策略，在極端糖不敏感的Col X C24 F2亞群體中，檢測到一個(gè)位于第3染色體長臂的偏分離區(qū)域，利用近等基因系，驗(yàn)證并精細(xì)定位了位于該區(qū)域的糖敏感QTL—GSQ11。通過對候選基因突變體的表型鑒定、等位性分析和轉(zhuǎn)基因互補(bǔ)試驗(yàn)等遺傳學(xué)手段，確認(rèn)GSQ11編碼一個(gè)在碳端帶有膜系留結(jié)構(gòu)域的NAC家族轉(zhuǎn)錄因子—ANAC060，C24等位基因?yàn)殡[性，呈糖超敏感表型。
該組研究人員還發(fā)現(xiàn)，位于第3個(gè)內(nèi)含子中的一個(gè)SNP決定了ANAC060基因在C24和Col-0生態(tài)型之間的不同剪切模式，并分別翻譯產(chǎn)生一個(gè)長的、帶有膜系留結(jié)構(gòu)域的(C24型)和短的、沒有膜系留結(jié)構(gòu)域的(Col型)蛋白質(zhì)，由此造成了其亞細(xì)胞定位的不同：C24型蛋白質(zhì)定位于細(xì)胞質(zhì)，而Col-0型蛋白質(zhì)定位于細(xì)胞核；并通過一系列實(shí)驗(yàn)證實(shí)了ANAC060蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位的不同是控制糖敏感性的關(guān)鍵。
進(jìn)一步的研究表明，Col ANAC060參與了糖-ABA級聯(lián)途徑的一個(gè)負(fù)反饋調(diào)控回路。在這個(gè)回路中，糖-ABA級聯(lián)途徑中的關(guān)鍵調(diào)控因子ABI4直接結(jié)合在ANAC060啟動(dòng)子區(qū)的CACCG基序上，從而激活了ANAC060的表達(dá)；但是，ColANAC060的表達(dá)抑制了糖誘導(dǎo)的ABA積累以及ABI4的表達(dá)，從而降低了糖的敏感性。
該項(xiàng)目得到國家自然科學(xué)基金、農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)、科技部“973”項(xiàng)目和上海生科院優(yōu)秀人才項(xiàng)目等的資助。
Col ANAC060介導(dǎo)了糖-ABA級聯(lián)途徑中的負(fù)反饋調(diào)控回路
