荒漠苔藓Syntrichia caninervis中ScNF-YC2与ScABI3互作调控非生物胁迫响应的分子机制

本研究揭示了荒漠苔藓Syntrichia caninervis中转录因子ScNF-YC2与ABA信号通路关键调控因子ScABI3的互作机制。通过酵母双杂交(Y2H)、pull-down和双分子荧光互补(BiFC)实验证实二者在细胞核内直接结合，ScNF-YC2过表达通过破坏ROS稳态显著增强植物对盐旱胁迫的敏感性。该研究为解析苔藓植物逆境适应机制提供了新靶点，对作物抗逆育种具有重要参考价值。

　　

在极端干旱的荒漠环境中，苔藓植物Syntrichia caninervis展现出惊人的生存能力，成为研究植物抗逆机制的理想模型。然而，这类早期陆生植物如何通过转录调控网络应对环境胁迫，特别是核因子Y(NF-Y)家族的作用机制仍属未知。中国科学院新疆生态与地理研究所的研究团队发现，ScNF-YC2作为ABA信号通路关键因子ScABI3的互作蛋白，在苔藓胁迫响应中扮演着"双刃剑"角色——虽然能被干旱、盐和ABA显著诱导，但其过表达反而会通过抑制抗氧化酶活性导致活性氧(ROS)积累，最终增强植物对胁迫的敏感性。这项发表于《Environmental and Experimental Botany》的研究，为理解原始植物与高等植物在胁迫应答通路上的进化差异提供了新视角。

研究团队运用酵母双杂交筛选、体外pull-down验证和烟草瞬时表达系统(BiFC)确认了ScNF-YC2与ScABI3的物理互作。通过生物信息学分析揭示了ScNF-Y家族的系统发育特征，并利用qRT-PCR技术解析了ScNF-YC2的胁迫诱导表达模式。在功能验证阶段，研究人员分别构建了拟南芥和S. caninervis的过表达株系，结合组织化学染色(DAB/NBT)和荧光探针(DHE/FDA)检测ROS积累，系统评估了转基因植株的生理响应。

【ScNF-YC2与ScABI3的互作】通过截断体实验证实ScABI3(1-423 bp)与ScNF-YC2在酵母系统中具有强相互作用，免疫共沉淀显示ScABI3-GFP能被ScNF-YC2-His特异性捕获。BiFC实验观察到核内黄色荧光信号，预测二者通过90LYS-545ASN和156ASP-363SER位点结合。

【ScNF-Y家族特征】基因组分析鉴定出11个ScNF-Y成员，包括1个NF-YA、3个NF-YB和7个NF-YC。启动子分析发现大量胁迫响应元件，染色体定位显示基因在9号染色体上富集。ScNF-YC2与藓类Physcomitrium patens的PpNF-YC2具有高度保守的HAP5结构域，但含有苔藓特有的氨基酸残基。

【亚细胞定位与表达模式】洋葱表皮瞬时表达显示ScNF-YC2-GFP定位于细胞核。qRT-PCR表明该基因在干旱8h、盐胁迫1.5h和ABA处理5h时表达量达到峰值，重吸水5h后出现二次诱导。

【拟南芥表型分析】过表达株系在350mM甘露醇和150mM NaCl条件下萌发率和子叶转绿率显著降低，但ABA敏感性未改变。幼苗根部DHE/FDA荧光强度增加2-3倍，SOD、CAT活性下降30%-50%，MDA含量上升40%。

【苔藓功能验证】转基因S. caninervis在600mM甘露醇处理下FDA荧光增强2倍，SOD活性降低35%，脯氨酸和可溶性糖含量分别减少28%和21%。盐胁迫下POD活性下降40%，但ABA处理使MDA含量降低25%。

讨论部分指出，ScNF-YC2可能通过两种途径调控胁迫响应：一是直接与ScABI3互作干扰其转录激活功能，二是独立调控ROS相关基因(如ScCATa3和ScFSOD2)的表达。值得注意的是，该蛋白在拟南芥中仅于萌发期表现功能，暗示其作用具有发育阶段特异性。与多数NF-Y成员不同，ScNF-YC2呈现"负调控"特性，这种反常现象可能源于苔藓特有的氨基酸变异(如HAP5结构域中保守的E208D替换)。研究还发现，ScNF-YC2对ABA信号的调控呈现组织特异性——在幼苗阶段增强抗氧化酶活性，但对成株影响甚微，反映出ABA信号网络的复杂性。

这项研究不仅首次揭示了NF-YC在苔藓胁迫响应中的独特作用模式，还为理解植物从水生到陆生进化过程中转录调控网络的适应性演化提供了重要线索。特别值得注意的是，ScNF-YC2与ScABI3的互作界面与高等植物存在显著差异，这为设计抗逆作物的合成生物学元件提供了新思路。未来通过构建ScNF-YC2敲除株系和开展蛋白质组学分析，有望进一步揭示其在苔藓极端环境适应中的精确调控机制。