Science Advances | 上海交通大學劉路課題組揭示膜蛋白QKY介導ABA信號調(diào)控種子萌發(fā)的新機制

植物激素脫落酸（Abscisic acid, ABA）在調(diào)控種子休眠與萌發(fā)過程中發(fā)揮核心作用。在不利環(huán)境條件下，ABA通過激活轉(zhuǎn)錄因子ABA INSENSITIVE 5（ABI5）阻斷萌發(fā)，以保證幼苗存活，然而ABI5蛋白在種子萌發(fā)過程中的動態(tài)變化機制目前尚不完全明確。

近日，上海交通大學農(nóng)業(yè)與生物學院劉路課題組在Science Advances雜志在線發(fā)表了題為QUIRKY controls seed germination via precision degradation of ABI5的研究論文。該研究揭示了MCTP家族成員QUIRKY（QKY）通過調(diào)控ABI5精確降解來參與種子萌發(fā)的新機制。

在脅迫信號下，ABI5會快速累積并強烈抑制萌發(fā)。然而植物成功萌發(fā)需要及時降低ABI5水平，這要求其降解過程具備精確性與動態(tài)調(diào)控能力。盡管已有研究表明ABI5可在細胞核內(nèi)被降解，但是其在細胞質(zhì)中如何被招募以及如何實現(xiàn)選擇性降解仍存在重大未知。

該研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥中膜蛋白QKY在ABA信號通路中通過調(diào)控ABI5降解發(fā)揮關(guān)鍵作用。ABA直接誘導QKY形成細胞質(zhì)凝聚體。同時QKY與ABI5相互作用，促進ABI5進入相分離凝聚結(jié)構(gòu)，并通過招募E3泛素連接酶KEEP ON GOING（KEG）促進ABI5在細胞質(zhì)中的降解。功能缺失的qky突變體對ABA超敏感，萌發(fā)率降低，幼苗建成受阻，說明QKY在植物萌發(fā)及早期發(fā)育轉(zhuǎn)變中具有關(guān)鍵調(diào)控作用。這些發(fā)現(xiàn)表明QKY作為支架蛋白，整合相分離和靶向泛素化過程，從而精細調(diào)控ABA應(yīng)答，平衡種子休眠與萌發(fā)。

ABA誘導QKY細胞質(zhì)點狀聚集

綜上，該研究拓展了對ABI5翻譯后調(diào)控機制的認識，并揭示了MCTP家族蛋白在植物早期發(fā)育過程中協(xié)調(diào)生長與脅迫平衡的關(guān)鍵作用，為未來調(diào)控作物休眠、萌發(fā)及逆境適應(yīng)能力提供了重要理論基礎(chǔ)。

上海交通大學農(nóng)業(yè)與生物學院博士生姜宇鵬為該論文第一作者，劉路副教授為通訊作者。實驗室玄立杰副研究員及多位研究生對本研究給予了重要指導。本研究得到了上海市現(xiàn)代種業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心、上海市自然科學基金經(jīng)費的資助。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea7798