铁皮石斛ABA受体PYL基因家族鉴定与DoPYL1互作蛋白功能解析为抗逆育种提供新策略

本研究针对药用植物铁皮石斛中ABA受体PYL基因家族功能未知的问题，通过全基因组鉴定获得11个DoPYL基因，系统解析其进化特征、表达模式及胁迫响应规律，并利用酵母双杂交技术发现DoPYL1与RNA聚合酶亚基（DoRpb3）、泛素连接酶（DoUbox）、谷氧还蛋白（DoGrx）和ATP合酶（DoATPsyn）等40个蛋白互作，为阐明兰花科植物ABA信号转导机制及抗逆育种提供理论依据。

　　

在植物王国的生存竞赛中，脱落酸（ABA）如同一位睿智的指挥官，调控着植物的生长发育与逆境抵抗策略。作为ABA信号识别的首要关卡，PYL（Pyrabactin Resistance-Like）受体家族在拟南芥、番茄等模式植物中已被广泛研究，但在具有极高药用价值和独特抗旱能力的兰科植物——铁皮石斛（Dendrobium officinale）中，这群关键分子仍笼罩在迷雾之中。铁皮石斛为何能顽强生长于干旱环境？其ABA信号通路是否藏着不为人知的奥秘？这些问题激发了研究团队的解密欲望。

发表于《BMC Plant Biology》的这项研究，首次对铁皮石斛PYL基因家族进行了系统性解析。研究人员采用基因组挖掘与生物信息学分析鉴定家族成员，通过荧光定量PCR（qRT-PCR）分析基因表达模式，利用拟南芥原生质体系统进行亚细胞定位，并运用酵母双杂交文库筛选技术挖掘互作蛋白网络。

研究结果揭示：

Identification and analysis of the DoPYL family in D. officinale

通过全基因组筛选鉴定出11个DoPYL基因，系统进化分析将其划分为三个亚家族（I-III）。所有DoPYL蛋白均包含ABA结合必需的关键保守氨基酸赖氨酸（K）和CL2（保守环2）结构域。亚家族I和III成员无内含子，而亚家族II均含2个内含子，表明同一亚家族具有相似遗传结构。

Expression patterns of DoPYL genes

器官特异性表达分析显示DoPYL1、DoPYL4和DoPYL11在茎中高表达，DoPYL7和DoPYL8在根中优势表达，DoPYL6和DoPYL10在花中特异性高表达。发育阶段分析发现DoPYL1、DoPYL2、DoPYL4、DoPYL8、DoPYL9和DoPYL10在原球茎（PLBs）→丛生芽（MSs）→幼苗发育过程中表达量逐级下降，暗示其参与发育调控。

Expression pattern of DoPYLs under ABA treatment and different abiotic stresses

ABA和甘露醇处理导致DoPYL1、DoPYL2、DoPYL4、DoPYL5、DoPYL6和DoPYL10显著下调；冷胁迫和盐胁迫下多数基因上调；PEG模拟干旱处理引起各组织中DoPYL基因整体下调表达，表明不同成员在应激响应中存在功能分工。

Subcellular localization of the DoPYL1 protein

亚细胞定位证实DoPYL1定位于细胞膜、细胞质和细胞核，提示其可能参与多区室信号转导。

Yeast two-hybrid screening for DoPYL1 protein interactors

酵母双杂交筛选获得40个潜在互作蛋白，其中DoRbp3（RNA聚合酶亚基）、DoUbox（泛素连接酶）、DoGrx（谷氧还蛋白）和DoATPsyn（ATP合酶）与DoPYL1的互作经实验验证，揭示ABA信号可能通过调控转录机制、泛素化修饰、氧化还原平衡及能量代谢协同响应逆境。

本研究不仅首次绘制了铁皮石斛PYL基因家族的完整图谱，揭示了其在不同组织和发育阶段的动态表达规律，更重要的是发现了PYL受体通过与非经典互作蛋白（如泛素连接酶、能量代谢酶）的协同作用，可能拓展了ABA信号传导的传统范式。这些发现为阐明兰花科植物ABA信号网络复杂性提供了新视角，为通过分子育种手段改良铁皮石斛抗逆性提供了精准靶点，对珍稀药用植物的可持续开发利用具有重要实践意义。