清华大学生科院最新《Plant Cell》文章

　　

生物通报道：清华大学生命科学学院蛋白质科学实验室，中国农业大学的研究人员在植物激素ABA信号转导研究方面取得重要进展，这一发现描述了一个从信号原初识别到下游基因表达的新的ABA信号通路。研究成果公布在国际著名植物学期刊《Plant Cell》上。

领导这一研究的是清华大学生命科学学院张大鹏教授，他是2008年调入清华大学任生命科学学院教授的，主要从事植物生理和分子生物学方面的研究。先后主持科研项目16项，其中国家自然科学基金项目10项（面上项目7项、重点项目3项）、国家转基因重大专项子课题1项、“973计划”课题1项。近10年来共发表论文100余篇，其中SCI收录44篇，SCI刊物他引300多次。

植物激素脱落酸（ABA）调节植物生长发育过程和植物对逆境的适应。ABA信号首先通过细胞受体被识别，然后引起一系列细胞内下游信号转导事件，最终导致生物学效应。研究证明，ABA信号受体有多种，包括细胞表面受体和细胞内受体。张大鹏研究组以前鉴定了一种细胞内叶绿体中的ABA受体，命名为ABAR（Nature, 2006, 443: 823-826）。

之后他们提供了ABAR是ABA受体的进一步的生物化学和遗传学证据；而且，发现ABAR分子的C-端是结合ABA和介导ABA信号的核心区（Plant Physiology, 2009, 150: 1940-1954）。但是，ABAR介导的下游信号通路一直是悬而未决的问题。

在这篇文章中，研究人员发现ABAR是一个跨越叶绿体被膜的蛋白质，其C-端和N-端曝露在细胞质中；ABAR在细胞质一侧的C-端部分与一组WRKY转录因子（AD1A/WRKY40、AD1B/WRKY18、AD1C/WRKY60）互相作用。他们提供的遗传学和生物化学证据表明，AD1A/B/C是一组转录抑制因子，负调节ABA信号通路；AD1A是其中的核心调节子。

ABAR与ABA信号分子结合后，可以刺激AD1A从细胞核到细胞质的转移，促进ABAR与AD1A的互相作用；进而激发一种未知因子（或信号系统），阻遏AD1A的表达，从而解除AD1A对ABA响应基因（比如ABI5等）转录的抑制，最终实现ABA的生理效应。这些发现描述了一个从信号原初识别到下游基因表达的新的ABA信号通路。

张大鹏教授长期从事植物激素脱落酸（ABA）信号转导的研究。在该研究领域寻找ABA受体是国际公认的重大科学难关。他领导的课题组于上世纪90年代分离了一种ABA结合蛋白ABAR，进而证明ABAR是一个ABA受体。该发现被Nature杂志网络周刊nature-the-signaling-gateway和 Science杂志网络周刊 Science’s STKE高度评价，被认为是2006年生物信号转导研究的突破性进展之一。另外，鉴定了 3个 ABA信号组分———ACPK1、CPK4 和CPK11，并揭示了这些组分调节ABA信号通路的部分网络。

原文摘要：

The Mg-Chelatase H Subunit of Arabidopsis Antagonizes a Group of Transcription Repressors to Relieve ABA-Responsive Genes of Inhibition

The phytohormone abscisic acid (ABA) plays a vital role in plant development and response to environmental challenges, but the complex networks of ABA signaling pathways are poorly understood. We previously reported that a chloroplast protein, the magnesium-protoporphyrin IX chelatase H subunit (CHLH/ABAR), functions as a receptor for ABA in Arabidopsis thaliana. Here, we report that ABAR spans the chloroplast envelope and that the cytosolic C terminus of ABAR interacts with a group of WRKY transcription factors (AD1A/WRKY40, AD1B/WRKY18, and AD1C/WRKY60) that function as negative regulators of ABA signaling in seed germination and postgermination growth. AD1A, a central negative regulator, inhibits expression of ABA-responsive genes, such as ABI5. In response to a high level of ABA signal that recruits AD1A from the nucleus to the cytosol and promotes ABAR–AD1A interaction, ABAR relieves the ABI5 gene of inhibition by repressing AD1A expression. These findings describe a unique ABA signaling pathway from the early signaling events to downstream gene expression.


作者简介：

张大鹏受聘清华大学生命科学院教授

张大鹏，1956年生。2008年2月调入清华大学，任生命科学学院教授。1982年本科毕业于西北农业大学。1984年、1987年先后获法国波尔多第二大学硕士和博士学位。1987年至1989年在北京农业大学生物学院从事博士后研究，出站后留校，1993年晋升为中国农业大学教授在农大工作直至调入清华大学。

他主要从事植物生理和分子生物学方面的研究。先后主持科研项目16项，其中国家自然科学基金项目10项（面上项目7项、重点项目3项）、国家转基因重大专项子课题1项、“973计划”课题1项。近10年来共发表论文100余篇，其中SCI收录44篇，SCI刊物他引300多次。指导的博士研究生论文先后4次被评为全国优秀博士论文。近年来的研究成果发表 在 Nature、The Plant Cell、Plant Physiology等重要国际学术杂志上，引起国际学术界广泛关注。

长期从事植物激素脱落酸（ABA）信号转导的研究。在该研究领域寻找ABA受体是国际公认的重大科学难关。他领导的课题组于上世纪90年代分离了一种ABA结合蛋白ABAR，进而证明ABAR是一个ABA受体。该发现被Nature杂志网络周刊nature-the-signaling-gateway和 Science杂志网络周刊 Science’s STKE高度评价，被认为是2006年生物信号转导研究的突破性进展之一。另外，鉴定了 3个 ABA信号组分———ACPK1、CPK4 和CPK11，并揭示了这些组分调节ABA信号通路的部分网络。