MAP4K1和MAP4K2调控拟南芥中由ABA诱导以及Ca2+介导的气孔关闭过程

《SCIENCE ADVANCES》：MAP4K1 and MAP4K2 regulate ABA-induced and Ca2+-mediated stomatal closure in Arabidopsis

气孔关闭的ABA信号通路中，SnRK2激酶直接磷酸化MAP4K1/2，调控钙离子通道活性，进而介导ABA诱导的气孔关闭。通过磷酸组学分析发现MAP4K1在ABA处理下磷酸化，且其突变体导致气孔关闭缺陷。IP-MS和BiFC实验证实MAP4K1/2与SnRK2E/OST1互作，并形成异源二聚体及同源二聚体。双突变体map4k1map4k2在ABA响应的钙离子信号传导中丧失功能，但水杨酸信号通路正常。电生理实验显示MAP4K1/2缺失导致外源性钙离子诱导的气孔关闭缺陷，而ROS和H2O2信号通路独立于MAP4K1/2。讨论指出MAP4K1/2可能通过磷酸化SLAC1间接调控离子通道，其 Ser479位点磷酸化对功能至关重要。该研究扩展了ABA信号在气孔关闭中的分子机制，揭示SnRK2-MAP4K信号模块通过钙依赖途径调控气孔运动。

　　
本研究聚焦于植物ABA信号通路中MAP4K1/2激酶与SnRK2E的互作机制及其在气孔关闭中的作用。通过磷蛋白组学技术，研究者发现ABA处理下气孔保卫细胞中MAP4K1的Ser479位点发生磷酸化，且该磷酸化事件依赖于SnRK2E激酶的活性。实验进一步证实，MAP4K1/2通过调控细胞内Ca2?浓度介导ABA诱导的气孔关闭，并形成SnRK2-MAP4K信号模块。

在分子机制层面，体外磷酸化实验显示SnRK2E可直接磷酸化MAP4K1的Ser479位点，而MAP4K2的对应磷酸化位点（Ser488）虽保守但磷酸化效率较低。免疫共沉淀结合质谱分析揭示MAP4K1/2与SnRK2E及彼此形成复合体，暗示其通过多维度相互作用参与信号传递。功能互补实验表明，MAP4K1在保卫细胞特异表达对维持气孔关闭功能至关重要，而MAP4K2主要发挥冗余作用。

生理功能研究显示，map4k1map4k2双突变体在ABA处理下仍能部分响应Ca2?信号通路，其气孔关闭幅度较SnRK2E突变体减弱，提示存在交叉调控机制。电生理学证据表明该双突变体中瞬时受体电位通道（TRPC）介导的Ca2?内流受阻，导致外源性Ca2?能诱导气孔关闭，而H?O?无法激活该通路。同时，突变体对CO?响应未受显著影响，说明MAP4K1/2主要作用于ROS介导的Ca2?信号分支。

研究还发现MAP4K1/2通过间接调控SLAC1阴离子通道起作用：突变体中SLAC1 Ser86磷酸化水平下降，但SnRK2直接磷酸化SLAC1的能力未受影响。这提示MAP4K1/2可能通过影响下游Ca2?信号分子（如CBL-CIPK复合体）或通道活性调节SLAC1功能。

在进化保守性方面，研究显示拟南芥MAP4K1的Ser479磷酸化位点在双子叶植物中高度保守，而MAP4K2的对应位点保守性较弱。这种差异可能解释了为何MAP4K1在气孔关闭中起主要作用，而MAP4K2更多作为功能冗余备份存在。

该研究建立的SnRK2-MAP4K信号模块为后续研究提供了新方向：① 开发靶向MAP4K Ser479磷酸化位点的药物干预策略；② 解析MAP4K1/2与CBL-CIPK复合体的分子互作机制；③ 探索MAP4K在非气孔组织（如根、叶肉细胞）中参与ABA信号交叉调控的可能。这些发现不仅深化了对气孔运动调控网络的理解，更为作物抗旱性改良提供了分子靶点依据。

值得注意的是，实验通过三重验证机制确证MAP4K1/2的功能：① 磷蛋白组学定位磷酸化位点；② 体外激酶实验验证直接磷酸化关系；③ 遗传互补实验确认突变体表型。这种多维度验证策略有效规避了假阳性结果，为植物信号转导研究提供了方法学范式。研究结果与已知的SnRK2-OST1-ROS-Ca2?信号通路形成补充，揭示ABA信号存在平行调控的两个分支——SnRK2直接调控SLAC1通道和MAP4K1/2介导的Ca2?信号放大路径，二者协同作用实现气孔精准调控。