拟南芥ANNEXIN1通过调控氧化还原稳态与激素信号通路整合光敏感性与应激响应机制

本研究揭示了拟南芥钙磷脂结合蛋白ANNEXIN1（ATANN1）在光周期响应中的关键作用。通过构建ATANN1过表达株系（Col-OX/GO-OX），作者发现该蛋白通过调节抗坏血酸-谷胱甘肽循环影响活性氧（ROS）稳态，进而调控茉莉酸（JA）和水杨酸（SA）信号通路的协同作用。特别在高光（HL）胁迫下，ATANN1使JA积累增加2-3倍（WT的200% vs 转基因株系的300-400%），为植物应对非生物胁迫的激素调控网络提供了新见解。

　　

Highlight

研究亮点

• ATANN1过表达株系展现独特的光周期依赖性表型

• 通过全基因组分析发现ANNEXIN启动子含有光响应顺式元件

• 首次揭示ATANN1在JA/SA信号通路交叉调控中的作用

INTRODUCTION

引言

膜联蛋白（ANNs）是一类广泛存在的钙离子（Ca²⁺）和膜磷脂结合蛋白超家族。这类约30-40kDa的蛋白质通过感知胞质游离钙离子浓度变化来调节膜特异性功能。在拟南芥中，ATANN1被证明参与多种非生物胁迫响应，但其在光信号与激素平衡调控中的分子机制尚不明确。本研究通过构建特殊遗传材料（包括GO突变体等），系统解析了ATANN1在光敏感性和氧化应激中的双重调控作用。

PLANT MATERIALS, GENOTYPES, AND GROWTH CONDITIONS

实验材料与生长条件

使用拟南芥Col-0野生型（WT）及五种遗传材料：ATANN1缺失突变体（ann1）、ATANN1过表达株系（Col-OX）、GO突变体、GO背景ATANN1过表达株系（GO-OX1）和抗坏血酸缺陷突变体（vtc1）。种子经氯气熏蒸灭菌后，4℃春化7天，移栽至培养皿发芽。所有材料在可控环境生长室中培养，光强设置为100μmol·m^-2·s^-1，光周期16/8h（昼/夜）。

EXPRESSION OF ATANN1 IS LIGHT-AND PHOTOPERIOD-DEPENDENT

ATANN1表达具有光周期依赖性

最新全基因组分析显示，拟南芥ATANN1-ATANN4启动子区含有多个光响应顺式元件（通过CircadiaNet数据库验证）。在GO-OX株系中，ATANN1的表达呈现显著的光强度依赖性振荡模式。特别值得注意的是，持续光照会导致ATANN1蛋白在叶绿体基质中异常聚集，这种现象在野生型中从未观察到。

DISCUSSION

讨论

本研究首次证明ATANN1过表达以光周期依赖的方式影响植物生理、氧化还原平衡和转录组特征。在高光胁迫下，ATANN1通过促进JA生物合成基因的转录激活（较WT提高2-3倍），重塑了JA/SA信号通路的平衡。这种调控可能通过影响抗坏血酸-谷胱甘肽循环来实现，为理解植物整合环境信号与内源激素网络的分子机制提供了新视角。