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本文聚焦拟南芥，发现脱落酸（ABA）通过 RABC1 - ABI1 模块调控脂质滴（LD）动员和萌发后生长停滞（PGGA）。ABI1 与 RABC1 相互作用并使其去磷酸化，影响 LD 动员，进而调控 PGGA。该研究揭示新机制，为提升植物抗逆性提供思路。
引言
萌发后生长停滞（PGGA）是种子萌发后遇到不良环境时限制生长的可逆现象，有助于幼苗在盐渍、干旱等胁迫下存活。脱落酸（ABA）作为关键植物激素，在调节植物对非生物胁迫的耐受性方面发挥重要作用。其通过由 PYRABACTIN RESISTANCE 1（PYR1）/PYR1 - LIKE（PYL）/REGULATORY COMPONENTS OF ABA RECEPTORS（RCAR）受体、2C 型蛋白磷酸酶（PP2Cs）和 SNF1 相关蛋白激酶 2（SnRK2s）组成的核心信号通路起作用。正常条件下，PP2Cs 与 SnRK2s 相互作用，抑制 ABA 和胁迫响应基因表达；逆境中，ABA 生物合成上调，激活 SnRK2s，改变转录因子活性，调控胁迫响应基因。
脂质滴（LDs）在植物萌发后生长中不可或缺。在种子获得光合自养系统前，LDs 的动员为生长提供能量和碳源。LDs 由中性脂质核心和磷脂单分子层构成，在内质网（ER）中生成。其动员通过脂解和脂噬两条途径，生成的脂肪酸（FAs）经 β - 氧化、乙醛酸循环和糖异生途径合成糖，支持萌发后生长。阻断 LDs 动员可有效抑制萌发后生长，如 SDP1、SDP1 - L 和 PXA1 等相关基因对 LD 代谢、萌发后生长和幼苗发育影响显著。
RAB 小 GTP 酶（RABs）是信号转导中的关键分子开关，有 GDP 结合的非活性形式和 GTP 结合的活性形式。在哺乳动物中，Rab18 参与调节 LD 生长、成熟和降解，维持 LD 稳态。此前研究发现，拟南芥 RABC1 作为 Rab18 的同源蛋白，可调节气孔保卫细胞中 LD 动态，且可能参与植物生长和种子发育，但 RABC1 在植物 ABA 响应和 PGGA 期间 LD 动员中的作用尚不明确，植物 RAB 蛋白磷酸化修饰的功能调控也有待研究。
结果
- 盐胁迫以 ABA 依赖的方式阻碍 LD 动员并促进 PGGA：为探究盐或 ABA 处理对 LD 动员的影响，将野生型（WT）拟南芥种子分别接种在含或不含 130 mM NaCl、0.5 μM ABA 的培养基上。与对照相比，ABA 或 NaCl 处理的幼苗 LD 数量增加，绿化速率降低，表明盐胁迫抑制 LD 动员，影响 PGGA。进一步以 ABA2 缺陷型突变体 aba2 - 1 和 ABA 受体六倍体突变体 pyr1pyl1pyl2pyl4pyl5pyl8（112458）为材料进行盐处理，结果显示，正常条件下，WT 与突变体在 LD 数量和幼苗去黄化方面无显著差异；盐处理后，突变体的 LD 数量显著低于 WT，绿化速率显著高于 WT，说明盐胁迫抑制 LD 动员、影响 PGGA 的过程依赖 ABA 信号。
- RABC1 调节 LD 动员和 PGGA：鉴于哺乳动物中 Rab18 对调节 LD 稳态至关重要，且拟南芥 RABC1 在幼苗早期发育中高表达，推测其参与萌发后生长调控。对 WT 和 RABC1 突变体（lds1 - 1 和 lds1 - 2）进行盐或 ABA 处理，结果表明，正常条件下，三者早期幼苗发育相似；处理后，突变体对 NaCl 和 ABA 处理更敏感，且突变体在盐处理下 LD 数量减少幅度小于 WT，说明 RABC1 调节 LD 动员和早期幼苗发育。此外，对 RABC2a、RABC2b 及 lds1 - 2 rabc2a rabc2b 进行处理，发现它们与 WT 在 LD 数量和幼苗绿化速率上无显著差异，表明 RABC2a 和 RABC2b 不参与盐胁迫诱导的 LD 动员抑制和 PGGA。
- RABC1 以 ABA 依赖的方式调节 LD 降解和 PGGA：为确定 RABC1 调节盐胁迫诱导的 LD 动员抑制和 PGGA 是否依赖 ABA，在 NaCl 处理时添加 ABA 生物合成抑制剂氟啶酮（fluridone）。结果显示，盐胁迫下，lds1 - 1 和 lds1 - 2 的 LD 数量显著高于 WT；抑制 ABA 生物合成后，WT 与突变体在 LD 丰度和萌发后生长方面无差异，表明 RABC1 在胁迫抑制的 LD 动员和萌发后生长中起负调控作用，且依赖 ABA。研究还发现，RABC1 在幼苗的铺板细胞中定位于 LD 表面，盐或 ABA 处理后，其定位到 LD 的数量减少。通过对 RABC1 激活形式的研究表明，RABC1 在盐胁迫下调节 LD 动员和幼苗早期发育依赖 GEF。
- 增强 LD 动员可恢复 lds1 突变体的表型：为探究 RABC1 缺陷型突变体在 PGGA 中的表型是否由 LD 分解抑制所致，利用在 lds1 - 2 背景下过表达 SDP1 的转基因植物 SDP1/lds1 - 2 进行研究。结果显示，盐处理后，SDP1/lds1 - 2 幼苗的 LD 数量比 lds1 - 2 少，且对 ABA 或 NaCl 诱导的 PGGA 敏感性降低，表明 lds1 - 2 对盐胁迫 / ABA 诱导的 PGGA 的超敏感性是由 LD 动员减弱引起的，可能是 RABC1 功能丧失所致。
- ABI1 与 RABC1 相互作用并使其去磷酸化：为明确 RABC1 影响 ABA 调节的 LD 动员和早期幼苗发育的分子机制，通过酵母双杂交（Y2H）实验发现，RABC1 与 ABA 信号通路中的关键蛋白 ABI1 特异性相互作用。进一步通过双分子荧光互补（BiFC）和免疫共沉淀（coIP）实验验证了这一相互作用。实验还表明，ABI1 可使 RABC1 去磷酸化，ABA 处理会增加 RABC1 的磷酸化水平，说明 ABA 通过抑制 ABI1 来抑制 RABC1 的去磷酸化。
- ABI1 介导的去磷酸化增强 RABC1 与其效应子之间的蛋白质 - 蛋白质相互作用：通过序列比对和预测发现，RABC1 的 Thr - 76 可能是保守的磷酸化位点且位于与 ABI1 的相互作用界面。对 RABC1 的 Thr - 76 进行突变研究发现，ABI1 可使 RABC1 去磷酸化，且去磷酸化的 RABC1 与效应子 SP2、SP3 的相互作用更强，而磷酸化会抑制这种相互作用，表明 ABI1 介导的去磷酸化增强了 RABC1 与其效应子之间的相互作用。
- SP2/3 和 RABC1 共同调节 LD 动员和 PGGA：SEIPIN（SP）蛋白是关键的 LD 相关蛋白，为探究 SP2 和 SP3 对盐胁迫抑制的 LD 动员和萌发后生长的调节作用，对 seipin2/seipin3 双突变体（sp2sp3）进行 ABA 和 NaCl 处理。结果显示，与 WT 相比，sp2sp3 对 ABA 和盐处理更敏感，且盐处理下其 LD 数量高于 WT；抑制 ABA 生物合成后，WT 与 sp2sp3 在 LD 积累和早期幼苗发育上的差异消失，表明在盐胁迫下，SEIPIN2、SEIPIN3 和 RABC1 以 ABA 依赖的方式共同调节 LD 动员和 PGGA。此外，研究还发现，ABA 或 NaCl 处理会减弱 SP2 定位到 LD 的能力，且 ABI1 缺陷型突变体 abi1 - 2 在盐处理下的表型与 lds1 - 1 和 lds1 - 2 相似，表明 ABI1 和 RABC1 可能共同调节 ABA 介导的 LD 动员抑制和 PGGA。
讨论
本研究揭示了 ABA 通过 RABC1 - ABI1 模块调节 LD 动员和 PGGA 的分子机制。正常条件下，ABI1 使 RABC1 去磷酸化，促进其与效应子 SP2、SP3 相互作用，推动 LD 动员，为萌发后生长提供能量和碳源；盐胁迫下，ABA 水平升高，抑制 ABI1 的磷酸酶活性，阻碍 RABC1 去磷酸化，削弱 RABC1 - SP2/3 相互作用，抑制 LD 分解，促进 PGGA。
ABA 在植物应对盐胁迫等逆境中起核心作用，本研究进一步证实了 ABA 信号对 LD 动员在植物胁迫响应中的重要性。RABC1 在调节 LD 代谢和植物对盐胁迫的响应中具有独特功能，而 RABC2a 和 RABC2b 则不参与这些过程。增强 LD 分解可恢复 RABC1 缺陷型突变体的早期发育，表明 ABA 通过抑制 RABC1 介导的 LD 降解来抑制萌发后生长。
在动物中，SP 蛋白与脂肪营养不良疾病相关；在拟南芥中，SP2 和 SP3 是 RABC1 调节盐胁迫下 LD 动员的效应子，它们可能通过影响 ER - LD 接触和 LD 形态来调节 LD 代谢。此外，RABC1 参与盐胁迫调节的 LD 动员和 PGGA 依赖 RABC1GEF1，且 RABC1 可被 ABI1 去磷酸化，这为理解 ABI1 和 ABI2 在植物生理学中的不同作用提供了新视角。
RABC1 的 Thr - 76 磷酸化修饰影响其与效应子的相互作用，为 RABC1 功能调节提供了除 GTP/GDP 循环外的另一种机制。虽然目前尚不清楚 ABI4、ABI5 与 LD 动员之间的确切关系，但未来研究可对此进行深入探索。
研究局限性
本研究虽揭示了 ABA 通过调节 RABC1 介导的 LD 周转抑制幼苗生长，且 GEF1 对 RABC1 功能至关重要，但 GEF1 是否受 ABA 调节尚不明确；参与 RABC1 磷酸化修饰的激酶也未确定；RABC1 通过 SP2/SP3 控制 LD 积累的机制有待进一步研究；SP 蛋白在 LD 上的精确定位也需后续工作明确。
