近日，浙江师范大学生命科学学院张可伟教授课题组在国际植物生理顶级期刊Plant Physiology在线发表了题为“Root-to-shoot long-distance translocation of ABA and ABA-GE by AtABCG25 mediates stomatal movements in Arabidopsis”的研究论文，揭示了ABC转运蛋白AtABCG25负责由根向地上组织运输ABA和ABA-GE并调控气孔运动的分子机制。

脱落酸在调控植物逆境胁迫和气孔大小过程中发挥重要作用，根部感知的环境信号是否由ABA长距离运输传递到地上组织一直存在争议。该研究发现ABC转运蛋白编码基因AtABCG25在维管束鞘、木质部和韧皮部特异表达，暗示其可能参与ABA由根向地上组织运输。同位素示踪、ABA报告基因ABRE::GFP、木质部伤流、嫁接实验和激素测定等方法结合abcg25突变体材料进一步证明AtABCG25参与ABA和ABA-GE由根向地上组织运输。

与野生型相比，abcg25突变体在正常生长条件和干旱条件下根部ABA和ABA-GE向地上组织运输均受阻，为研究根源ABA和ABA-GE在根感知环境信号调控气孔运动过程中的作用提供了理想的遗传材料。研究人员分别在非干旱和干旱条件下测定野生型、abcg25突变体的地上组织和根部ABA和ABA-GE含量，结果显示非干旱条件下，与野生型相比abcg25突变体地上组织ABA和ABA-GE减少而根部积累，而干旱条件无显著差异；表型分析发现，与野生型相比非干旱条件下abcg25突变体气孔变大、叶温降低，而干旱条件下无显著差异。以上结果表明根源ABA和ABA-GE在正常生长条件下被运输到地上组织进而调节气孔运动，而在干旱条件下所起作用较小。

为了更好的研究根部来源ABA在干旱条件下的功能，研究人员利用低光照条件，让干旱过程持续更长时间，结果发现干旱5天后abcg25突变体叶温开始逐渐趋近野生型，到9天后与野生型无显著性差异，进一步表明干旱条件下，根部来源的ABA和ABA-GE发挥作用较小。与该研究结果相互对应，前人研究报道在干旱条件下小肽激素CLE25参与根部信号向地上组织传递并诱导地上组织ABA合成调控气孔关闭，而正常条件下cle25突变体气孔与野生型相比无显著差异。

因此，研究人员推测在非干旱条件下，AtABCG25负责根部ABA和ABA-GE由根向地上组织运输，而干旱条件下小肽激素CLE25由根向地上组织运输诱导地上组织ABA合成。该研究阐明了ABA和ABA-GE由根向地上组织长距离运输的机制，解决了一个在ABA运输领域内长期存在的问题。

A proposed working model for long-distance transport of ABA and ABA-GE by AtABCG25 under non-drought and drought conditions.

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，张可伟课题组硕士生杨琴和已毕业硕士生邓笑娟、刘婷为该论文的共同第一作者；朱恩高博士、朱晓仙老师、博士生张鹏鸿、硕士生钱佳云、王婧绮以及俄罗斯科学院UFA生物研究所Guzel Kudoyarova教授等为共同作者。该研究得到了浙江省自然科学基金重点项目和国家自然科学基金的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae073

来源：网易号：BioArt植物

编辑：蒋红跃