活性氧稳态调节在ABA受体ABAR介导的信号通路中的作用

拟南芥镁螯合酶H亚基（ABAR）是定位于叶绿体的ABA受体，最近的研究表明ABAR通过阻遏一组WRKY转录因子的表达，从而解除WRKY40等对ABA响应基因转录的抑制，最终实现ABA的生理效应。利用酵母双杂交的方法，我们筛选得到了与ABAR互作的蛋白KAT2和RSE1，二者分别参与ROS合成和ROS清除过程。我们已经证明，KAT2通过影响植物细胞中的ROS稳态而参与ABA信号转导；RSE1参与了ABA抑制的种子萌发过程。建立在这些前期研究的基础上，本项目拟通过研究KAT2和RSE1在ABA信号转导中的功能，阐明ABAR是如何通过调控KAT2和RSE1从而影响ROS稳态，调节ABA信号转导，进而揭示ABA和ROS信号转导交叉的新机制。

种子是农业可持续发展的重要资源，种子萌发作为植物生长发育的第一个阶段，研究其机制对于农业发展具有重要意义。之前我们报道的ABA受体ABAR是一个调控种子萌发的重要基因，它可能通过影响过氧化氢酶（catalase，之前称为RSE1）和KAT2从而影响ROS稳态，进而影响种子萌发。虽然已经有很多种子萌发的机制报道，但是这个过程中还有很多未知的机制等待人们去发掘。ABI5是一种b-ZIP转录因子，它通过调控胚发育的相关基因进而调控种子萌发。活性氧（ROS）作为一类重要的调控种子萌发的分子已经有报道，但是ABI5调控种子萌发的过程中是否有ROS参与还是未知的。本研究对ABA不敏感突变体abi5-1的调控种子萌发的机制进行了研究。首先我们发现种子萌发过程中abi5-1对过氧化氢酶活性抑制剂（3-AT）表现超敏感，而ABI5过表达植株种子ABI5OE表现出脱敏，故而推测ABI5调控种子萌发的机制中有ROS参与。接下来，我们发现过氧化氢酶的3个家族成员，包括CAT1、CAT2和CAT3，在种子萌发过程中对3-AT均有脱敏或超敏的表型。通过分析abi5-1突变体中CATs的表达水平，我们推测ABI5同CAT1的表达关系密切。接下来分析CAT1启动子区的序列，我们发现有两个潜在的ABI5结合位点（G-box），利用凝胶阻滞（EMSA）、染色质免疫共沉淀（Chip-PCR）等技术证实，ABI5的确可以在活体或离体条件下结合CAT1的启动子。至此，我们阐述了一个ABI5通过直接调控CAT1进而影响ROS稳态，调节种子萌发的机制。此外，种子萌发实验结果表明ABI5介导ABA信号转导的机制中也有ROS的影响。该研究提供了充分的证据表明ABI5调控的种子萌发过程中有ROS的参与，为研究种子萌发机制提供了新的思路。