拟南芥ZTL蛋白负调节ABA信号转导及植物抗旱分子机制研究

ABA is an important phytohormone, and plays a vital role in adaptive stress responses. Plant circadian clock was reported to regulate the rhythmic expression of the abiotic stress related genes at the level of transcription，and then modulates ABA signaling and abiotic stress responses; Additionally, ABA also feeds back to regulate the clock. Our previous results found that a clock-associated F-box protein ZTL may regulate degradation of drought stress related protein CHLH via the Ub/26S pathway, and then negatively modulates ABA signaling and drought tolerance, revealing that circadian clock regulates the expression of the abiotic stress related genes at the post-translational level, and then modulates ABA signaling and abiotic stress responses. Furthermore, we found that ABA induces ZTL protein phosphorylation, and this may be a new way for modulation of circadian clock by ABA. This project aims to explore the complicated mechanism of reciprocal regulation between circadian clock and ABA signaling, providing a potential strategy for crop improvement.

ABA是一种重要的植物激素，在植物适应胁迫应答过程中也起着至关重要的作用。植物生物钟被报道在转录水平上调节非生物胁迫相关基因节律性表达，进而参与调节ABA信号转导及植物响应非生物胁迫应答；另外，ABA还可以反馈调节生物钟系统。我们前期的研究发现一个生物钟相关F-box蛋白ZTL可能通过泛素/26S蛋白酶体途径调控干旱胁迫相关蛋白CHLH降解，进而负调节ABA信号转导及植物抗旱，揭示了生物钟在翻译后水平调控非生物胁迫相关基因表达，进而调节ABA信号转导及植物抗旱；此外，我们发现ABA促进ZTL蛋白磷酸化，可能是ABA调节生物钟系统的新途径。本项目旨在解析生物钟与ABA信号转导之间互相调控的复杂机制，为作物改良提供一种潜在策略。

ABA是一种重要的植物激素，在植物适应胁迫应答过程中也起着至关重要的作用。植物生物钟被报道在转录水平上调节非生物胁迫相关基因节律性表达，进而参与调节ABA信号转导及植物响应非生物胁迫应答；另外，ABA还可以反馈调节生物钟系统。泛素化介导的蛋白降解在植物ABA信号转导及叶绿体发育过程中起到非常重要的作用；但是，为了了解复杂的信号传导网络，更多的蛋白泛素化相关的E3泛素连接酶需要被鉴定。大多数情况下，泛素化后将导致靶蛋白在26S蛋白酶体中降解。.本项目中，我们揭示一个生物钟相关的F-box蛋白ZTL通过启动泛素/26S蛋白酶体途径调控CHLH蛋白降解，进而负调节ABA信号转导及植物抗旱。进一步的，ABA增强CHLH与ZTL之间物理相互作用，并促进CHLH蛋白泛素化降解。有趣的是，高浓度ABA反过来诱导ZTL蛋白磷酸化，并可能通过抑制ZTL介导的TOC1降解稳定TOC1蛋白，暗示磷酸化的ZTL蛋白可能改变对不同底物的亲和性，即表现出对CHLH蛋白亲和性高及对TOC1蛋白亲和性低，进而导致ABA处理后对CHLH及TOC1的选择性降解。综上所述，我们的结果揭示了ABA信号和生物钟之间相互调节的可能机制，这被认为是植物适应和生存所必需的。据我们所知，我们首次在翻译后水平报道了ABA信号调节生物钟的机制。此外，我们还报道了叶绿体外膜定位蛋白被胞质E3泛素连接酶靶向后降解，这加深了我们对植物泛素依赖的叶绿体相关蛋白降解的理解。