杨树HIPP26L-NF-YC9-SRMT模块调控ABA依赖性干旱响应的分子机制

本研究揭示了杨树中重金属相关异戊烯化植物蛋白HIPP26L通过核因子YC9（NF-YC9）介导的核转位，与盐响应MYB转录因子（SRMT）形成三元复合物，协同激活ABA依赖性干旱响应基因表达的分子机制。通过多组学分析和转基因验证，阐明了HIPP26L保守半胱氨酸残基（C13/37/40/151 ）在蛋白互作中的关键作用，为木本植物抗旱机制提供了新见解。

　　

研究背景

干旱作为主要非生物胁迫，严重制约木本植物生长发育。杨树通过激活脱落酸（ABA）信号通路应对干旱，但其转录调控机制尚不明确。前期研究发现盐响应MYB转录因子SRMT能增强ABA响应，但其调控网络仍有空白。

HIPP26L的发现与特性

RNA-seq分析鉴定出重金属相关异戊烯化植物蛋白基因HIPP26L，其编码蛋白含HMA结构域和C端CAAX盒预酰化位点。系统发育分析显示，HIPP26L与拟南芥AtHIPPs分属不同进化分支，具有杨树特异性功能。qPCR证实干旱和ABA处理显著诱导HIPP26L表达，且在成熟叶和根中表达量最高。

亚细胞定位动态变化

GFP标记显示HIPP26L在正常条件下分布于细胞膜、细胞质和细胞核。ABA和甘露醇处理促进其核积累，免疫印迹证实核内HIPP26L比例增加60%。值得注意的是，HIPP26L缺乏典型核定位信号（NLS），其核转位不依赖保守半胱氨酸残基（C^13/37/40/151
），暗示存在独特转运机制。

抗旱功能验证

转基因实验表明，HIPP26L过表达株系（OE）在土壤含水量85%时维持较高叶片相对含水量（RWC，78.5%）和根系生物量，而RNA干扰株系（RNAi）表现严重萎蔫。生理指标检测显示OE株系叶绿素含量较野生型（WT）提高35%，丙二醛（MDA）含量降低42%。当使用ABA合成抑制剂氟啶酮（FLU）处理时，OE株系的抗旱优势消失，证实其功能依赖ABA信号。

转录组调控网络

RNA-seq鉴定出HIPP26L调控的320个核心基因，包括干旱标记基因RD26、ERF53和NCED3。这些基因在OE株系中上调2-5倍，在RNAi株系中相应下调，主要富集于水分剥夺和ABA响应通路。通过CUT&Tag-seq发现HIPP26L间接结合17,658个基因启动子，其中605个与胁迫响应相关。

蛋白互作机制

酵母双杂交（Y2H）和免疫共沉淀（coIP）证实HIPP26L通过C¹⁵¹
残基与SRMT互作。双转基因株系SRMT-RNAi/HIPP26L-OE丧失抗旱性，而C^13/37/40/151
四突变体（C13,37,40,151G）无法激活RD26表达。DAP-seq揭示SRMT结合27,024个基因启动子，与HIPP26L共享4,641个靶点，包含保守ACCTAAC motif。

NF-YC9的桥梁作用

NF-YC9作为分子伴侣，介导ABA诱导的HIPP26L核转位。BiFC显示两者在核内形成复合物，且互作依赖HIPP26L的HMA结构域。三重转基因实验证明HIPP26L-NF-YC9-SRMT三元复合物使RD26启动子活性提升8倍，而单独组分仅提高2-3倍。

机制模型

在干旱条件下，ABA积累触发HIPP26L与NF-YC9结合并核转位，与SRMT形成转录激活复合物，显著增强RD26等基因表达。该模块通过正反馈循环放大ABA信号，其中HIPP26L的膜定位可能参与ABA长距离运输，而核定位变异体仅能部分恢复基因表达，暗示存在翻译后修饰调控。

研究意义

该工作首次阐明HIPP26L在木本植物中的非经典功能，突破了对HIPPs家族仅参与重金属稳态的认知，为培育抗旱杨树种质提供了新靶点。研究还揭示了NF-Y家族蛋白在ABA信号转导中的新角色，为树木与环境互作研究奠定理论基础。