近日，浙江师范大学生命科学学院张可伟/赵江哲团队在植物生理顶级期刊 Plant Physiology 在线发表题为“Arabidopsis ABCG21 is an ABA efflux transporter involved in seed germination under salt stress”的研究论文。该研究发现拟南芥ABC转运蛋白AtABCG21为脱落酸（Abscisic acid, ABA）外排转运蛋白，并揭示了其在盐胁迫条件下通过影响ABA在胚中的分配调节种子萌发的机制，进一步完善了ABA转运蛋白在植物不同组织中调控ABA稳态的理论体系。

脱落酸是调控植物逆境胁迫和生长发育的关键激素，在抑制种子萌发、调节气孔运动以及响应非生物胁迫过程中发挥重要作用。ABA的稳态维持依赖于其生物合成、分解代谢和跨膜运输的精细调控，其中ABA转运蛋白是ABA信号网络中的重要组成部分。近年来，拟南芥中已鉴定出多个ABA转运蛋白，然而在盐胁迫条件下ABA转运蛋白如何调控种子萌发的机制尚不完全清楚。

该研究发现，AtABCG21编码一个定位于细胞质膜的ABA外排转运蛋白。研究人员在烟草和酵母细胞中证实，AtABCG21能够特异性介导ABA的外排。在烟草叶片中瞬时表达GFP-AtABCG21后，外排溶液中ABA含量显著高于空载体，而ABA葡萄糖酯（ABA-GE）的含量无显著差异。在酵母异源表达系统中，表达AtABCG21的细胞外排²H6-ABA的量显著高于对照（图1）。

图1 AtABCG21在烟草和酵母细胞中具有转运ABA活性

为进一步研究AtABCG21介导ABA信号的机制，研究人员利用ABA响应报告基因ABRE::GFP分析了ABA信号强度。在正常条件下，atabcg21突变体胚中的GFP荧光强度较野生型降低；在盐处理24小时后，野生型胚中GFP荧光强度显著增强，而突变体中的荧光强度仅微弱增加，与野生型相比显著降低。定量PCR结果显示，盐处理后atabcg21中ABA响应基因RD29B的表达量仅为野生型的30%左右，表明AtABCG21缺失导致胚中ABA信号传导严重受损。在保卫细胞中，突变体ABRE::GFP荧光强度也较野生型显著降低（图3）。

图2 胚和保卫细胞的ABA信号强度分析

为了研究AtABCG21在盐胁迫下调控种子萌发的机制，分别在正常条件和150 mM NaCl条件下分析种子萌发的表型，结果发现在正常条件下atabcg21突变体与野生型萌发率差异不显著；但是在150 mM NaCl胁迫下，突变体萌发速率与野生型相比显著增加。激素含量测定显示，盐处理24小时后，atabcg21种子中的ABA含量较野生型显著降低，而ABA-GE含量无显著差异，表明atabcg21突变体种子ABA可能积累在合成部位而未运输至作用部位，从而抑制ABA合成（图3）。

图3 AtABCG21调控盐胁迫下种子萌发

浙江师范大学生命科学学院张可伟教授和赵江哲副教授为共同通讯作者，课题组硕士研究生娄美琪、王婧绮和张梦园为论文共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金以及浙师大首届高水平创新团队A的资助。

团队简介：团队以水稻、拟南芥为研究材料，围绕植物生长发育与环境适应性的激素调控开展系统研究。近年以本校为第一完成单位，在水杨酸合成、细胞分裂素与脱落酸长距离转运、单次结实衰老调控等方向取得系列原创成果。在 Nature（学校首篇）、Molecular Plant、Plant Cell、Plant Physio 等国内外高水平期刊发表学术论文 50 余篇，多篇入选 ESI 高被引/热点论文。团队先后承担国家重点研发计划课题、国家自然科学基金中俄国际合作项目（同期全国仅立项 50 项）、国家自然科学基金面上及青年项目、浙江省杰出青年基金等课题 20 余项，获多项国内外发明专利授权。相关成果不仅为植物学基础研究做出原创性贡献，也为作物抗病、高产优异性状的分子遗传改良提供重要理论依据和基因资源。

编辑：武艳