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拟南芥种子的萌发分子机制

植物种子萌发和萌发后发育受到植物体内多种信号分子和外界环境因子所调控。例如,植物激素脱落酸(ABA)抑制植物种子萌发和萌发后发育,而油菜素内酯(BRs)拮抗ABA的抑制效果,从而促进种子萌发和萌发后发育。但是BRsABA在植物种子萌发和萌发后发育过程中的交叉调控信号通路及分子机理仍有待进一步揭示。

最近,版纳植物园余迪求研究员所领导的植物分子生物学组胡彦如副研究员研究发表的一篇Plant Cell文章表明,植物激素BRs信号转导途径中的关键激酶BIN2正调控ABA信号通路,从而抑制种子萌发和萌发后发育。一系列遗传学和分子生物学分析表明,BIN2正调控ABA信号通路依赖于ABA信号途径中的关键转录因子ABI5蛋白,且通过相互作用方式与之形成蛋白复合体。进一步研究表明,BIN2激酶能磷酸化ABI5转录因子,从而稳定ABI5蛋白水平及其生物学功能。相一致的是,ABI5蛋白磷酸化位点的突变不仅导致其不能被BIN2磷酸化,而且导致其不能发挥正常的生物学功能。此外,BRsBIN2参与调控内源ABI5蛋白的积累,同时影响ABI5下游基因的表达水平。该研究证实BRs信号转导途径中的关键激酶BIN2能直接激活ABA信号途径中的关键转录因子ABI5,从而介导BRsABA激素之间的平衡,进而控制植物种子萌发和萌发后发育。