RABA1E通过调控BPL2蛋白稳定性负向调节ABA介导的气孔运动与干旱胁迫响应

本研究揭示了拟南芥RAB GTPase家族成员RABA1E在ABA信号通路中的新机制。为解决植物干旱胁迫响应中气孔运动调控的关键分子靶点问题，研究人员通过遗传学、细胞生物学和分子生物学手段，发现RABA1E通过多泡体途径促进BPL2蛋白降解，负调控ABA介导的气孔关闭过程。该研究为作物抗旱遗传改良提供了新靶点，对理解植物膜运输与逆境信号交叉调控具有重要理论意义。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱已成为制约农业生产的主要非生物胁迫因素。植物通过气孔运动这一精巧的生理机制来应对水分短缺——当干旱来临时，气孔关闭以减少水分流失；而当环境适宜时，气孔开放以进行光合作用。这一开一合的生命之舞，背后是复杂的分子调控网络。其中，脱落酸（ABA）作为关键的胁迫激素，通过激活SnRK2蛋白激酶级联反应，调控离子通道和活性氧（ROS）平衡，最终影响气孔运动。然而，在这一过程中，膜运输系统如何与ABA信号通路对话，特别是小G蛋白RAB家族成员在其中扮演的角色，仍是未解之谜。

山东大学的研究团队在《Plant Physiology and Biochemistry》发表的研究，首次揭示了RABA1E这一定位于保卫细胞的RAB GTPase，通过调控BPL2蛋白稳定性，在ABA介导的气孔运动和干旱胁迫响应中发挥"刹车"作用。研究发现，RABA1E缺失突变体对ABA超敏感，表现出更强的气孔关闭能力和抗旱性；而过表达株系则呈现相反表型。机制上，RABA1E通过多泡体途径促进其靶蛋白BPL2的降解，而BPL2正通过维持ROS稳态和Ca²⁺流来促进气孔关闭。这一发现不仅揭示了膜运输系统调控ABA信号的新机制，也为作物抗旱育种提供了潜在分子靶标。

研究采用T-DNA插入突变体（raba1e-1、raba1e-2、bpl2）和过表达株系进行表型分析，通过启动子-GUS染色明确RABA1E的组织表达模式，利用双分子荧光互补（BiFC）和免疫共沉淀（Co-IP）验证蛋白互作，结合共聚焦显微镜观察亚细胞定位，并采用药理学实验分析MVB途径对BPL2降解的影响。

研究结果

RABA1E表达模式分析
启动子活性检测显示RABA1E在保卫细胞中高表达，同时在叶片、花序等器官也有分布，暗示其可能参与多种生理过程。

遗传证据揭示RABA1E负调控ABA响应
raba1e突变体表现出ABA超敏感表型：在ABA处理下气孔关闭更显著，离体叶片失水速率更慢，抗旱性增强；而过表达株系则表现出ABA不敏感。

BPL2正调控ABA介导的气孔运动
与RABA1E相反，bpl2突变体表现出ABA不敏感表型，说明BPL2是ABA促进气孔关闭的正调控因子。双突变体raba1e/bpl2的表型与bpl2单突变体相似，遗传学定位显示BPL2作用于RABA1E下游。

RABA1E促进BPL2通过MVB途径降解
生化实验证实RABA1E与BPL2直接互作。抑制剂实验表明，RABA1E通过多泡体（MVB）途径促进BPL2降解，这一过程依赖于ESCRT（内吞体分选转运复合体） machinery的功能。

BPL2通过ROS和Ca²⁺信号调控气孔运动
生理检测发现BPL2通过维持NADPH氧化酶产生的ROS稳态和调控Ca²⁺通道活性来促进气孔关闭，而RABA1E则通过降解BPL2负向调控这一过程。

讨论与结论
该研究构建了"ABA-RABA1E-BPL2"调控模块：在干旱条件下，ABA信号通过未知机制抑制RABA1E活性，解除其对BPL2的降解作用，使BPL2得以积累并激活下游ROS和Ca²⁺信号，最终促进气孔关闭。这一发现首次将RAB GTPase介导的膜运输与ABA信号传导直接联系起来，揭示了植物协调环境感知与细胞响应的新机制。从应用角度看，通过基因编辑技术调控RABA1E活性或BPL2稳定性，有望培育出具有优化气孔行为的新型抗旱作物。研究也存在局限性，如ABA调控RABA1E活性的具体上游信号尚未阐明，RABA1E是否还通过其他靶蛋白参与胁迫响应也有待探索。这些问题的解答将进一步丰富我们对植物逆境适应的认知。