逆境可誘導植物幼苗的生長停滯，讓植物等待有利於生長的條件來臨。在擬南芥中，脫落酸ABA（Abscisic acid）是介導該過程的重要訊號物質，囙此研究ABA信號轉導機制不但有助於解析植物的抗逆策略，也可以為優良種質創制提供有價值的資訊。
中科院華南植物園農業與生物技術研究中心區永祥研究團隊博士生肖世民等在王昌虎副研究員指導下，在早期研究中發現OXS3（OXIDATIVE STRESS 3）家族蛋白的一些成員在植物響應重金屬和氧化還原脅迫中起著重要的作用。為明確OXS3（OXS3和OXS3-LIKE蛋白：O3L1、O3L2、O3L3、O3L4、O3L5、O3L6；圖1）家族中各個蛋白的功能，該團隊對相關基因的擬南芥突變體進行了錶型分析。令人意外的是，OXS3家族基因的一些多突變體對植物激素ABA呈現出敏感錶型（圖2），這意味著OXS3家族蛋白很可能參與ABA的信號轉導調控。為此，研究人員綜合運用CRISPR、酵母雙雜交、染色質免疫共沉澱和啟動子活性檢測等多種科技手段，闡明了擬南芥OXS3家族蛋白與ABA信號轉導的關係，並提出了一個相關的模型：當植物未受環境脅迫時，OXS3家族蛋白與AFP1（ABI FIVE BINDING PROTEIN 1）互作以减少組蛋白γ-H2A.X在ABI4（ABA INSENSITIVE 4）啟動子上的占位並降低ABI4表達量，從而抑制ABA信號轉導。同時，AFPs（包括AFP1）可以加速ABI5降解並與染色質修飾因數抑制ABA響應基因轉錄，使ABA信號轉導途徑關閉（圖3 A）。當植物受到脅迫時，ABA響應蛋白SnRK1（SNF1-related protein kinase 1）能磷酸化OXS3家族蛋白，使它們從細胞核轉移至胞質中。當細胞核中的OXS3蛋白减少，γ-H2A.X在ABI4啟動子上的占位便隨之新增，從而解除對ABI4的表達抑制，啟動下游的ABA響應基因表達（圖3 B）。
相關研究結果已先後分別發表在國際學術期刊Journal of Experimental Botany（2021），erab237（IF:6.99）和Biochemical and Biophysical Research Communications（2020），533: 526-532（IF:3.58）上。該研究獲得國家重點研發計畫項目和中國科學院前沿科學重點研究專案的資助。
文章連結：https://doi.org/10.1093/jxb/erab237
https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.08.108
圖1.OXS3蛋白的系統發育樹。（注：ACD:N-acetyltransferase catalytic domain、n-乙醯轉移酶催化結構域）
圖2.擬南芥野生型和四突變體Quad1（oxs3-2 oxs3b-1 o3l4-1 o3l6-1）的種子萌發7天后在含有不同ABA濃度的培養基上的生長情况。
圖3.擬南芥OXS3家族蛋白通過ABI4調控ABA的信號傳導以應對環境脅迫的工作模型。
本文版權歸原作者所有，文章內容不代表平臺觀點或立場。如有關於文章內容、版權或其他問題請與我方聯系，我方將在核實情况後對相關內容做删除或保留處理！