植物生存有賴於體內不同激素訊號間複雜交互作用以維持生長發育和逆境響應的有效平衡。脫落酸（Abscisic acid，ABA）和油菜素甾醇（Brassinosteriod，BR）是兩類重要的植物激素，前者與植物對環境脅迫的響應緊密相關，被視為典型的“逆境激素”；而後者在促進植物生長發育中具有重要功能。因而，研究人員很早就關注到ABA和BR訊號間的拮抗現象，並系統揭示了ABA和BR訊號間多層次、複雜的拮抗互動機制。值得注意的是，儘管有零星的基因表達或生理數據暗示了ABA和BR訊號間存在協同作用的可能性，但這一協同作用的可見錶型一直未能被確定地觀察到，導致ABA和BR訊號之間是否存在協同以及如何進行協同作用成為激素研究領域的一個待解之謎。
2021年7月5日，中國科學院遺傳與發育生物學研究所儲成才/唐九友研究團隊在Nature Plants線上發表了題為Synergistic interplay of ABA and BR signal in regulating plant growth and adaptation的研究論文。該研究發現低濃度（10μM）的ABA並非如報導的高濃度ABA那樣抑制、而是在幼苗葉片發育的特定時間視窗促進了水稻幼苗葉片傾角的展開，且這一促進作用依賴於健全的BR合成以及信號傳導途徑。隨後轉錄組資料分析發現，近60%的低濃度ABA響應基因能被油菜素內酯（BL）同向誘導，而僅有1%的低濃度ABA響應基因被BL反向調控，表明植物體在轉錄水准上對低濃度ABA和BL的早期響應以協同而非拮抗為主導。進一步機制分析揭示ABA通過快速、輕度誘導BR合成調控基因OsGSR1的表達來有限度、非持續地啟動BR的合成與訊號，且ABA調控OsGSR1表達僅依賴於ABA訊號覈心轉錄因數ABI3而並非ABI5。此外，通過鹽脅迫處理分析發現，早期有限度的BR訊號啟動或OsGSR1的正常表達在低濃度ABA介導的鹽脅迫耐受性中同樣發揮關鍵作用。有意思的是，在高濃度ABA處理下，ABA和BR的協同效應並不能被有效的檢測到，暗示植物體可能採用不同的適應性策略來應對不同程度的環境脅迫。
綜上所述，該研究明確了逆境激素ABA與促生長激素BR之間協同交互作用的存在，並揭示了這一協同作用部分依賴ABI3-OsGSR1模塊的分子機制，為全面闡明逆境激素與促生長激素間的複雜交互作用提供了新的切入點。該研究也同時暗示在作物逆境耐受性的改良中，有必要考慮植株對不同程度脅迫的差异化適應機制，以確保獲得適度逆境耐受性的同時兼顧有利於生產的作物生長發育（圖）。
遺傳發育所唐九友副研究員和儲成才研究員為本文共同通訊作者，李倩倩博士為本研究第一作者。遺傳發育所汪迎春研究員、黃夏禾工程師參與了該研究。該研究得到了國家自然科學基金的經費資助。
圖：水稻幼苗中ABA與BR激素訊號互動的工作模型
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