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基本信息

主題：NMT發現Ca²⁺流在H₂S調控ABA信號通路研究中充當關鍵生理證據

期刊：Molecular Plant

影響因子：10.812（2019年）

研究使用平臺：NMT水旱脅迫創新平臺

標題：Hydrogen Sulfide Positively Regulates Abscisic Acid Signaling through Persulfidation of SnRK2.6 in Guard Cells

作者：西北農林科技大學李積勝、陳思思、王曉峰，陜西科技大學賈紅磊

檢測離子/分子指標

Ca²⁺

檢測樣品

擬南芥保衛細胞

植物激素脫落酸（ABA）在觸發氣孔關閉和提高植物對干旱脅迫的適應性方面起著關鍵作用。硫化氫（H₂S）是一種氣體信號分子，參與ABA依賴性氣孔關閉。然而，H₂S如何調控ABA信號轉導仍不清楚。研究表明，ABA誘導DES1在保衛細胞中催化H₂S的產生，而H₂S則通過OST1/SnRK2的硫巰基化（persulfidation）來正向調節ABA信號傳導。暴露在SnRK2.6表面并靠近激活環的兩個半胱氨酸位點（Cys131和Cys137）被硫巰基化，從而促進SnRK2.6的活性以及和ABF2（ABA信號下游的轉錄因子）的相互作用。當SnRK2.6中的Cys131、Cys137或兩者都被絲氨酸取代時，H₂S誘導的SnRK2.6活性和SnRK2.6-ABF2相互作用部分(SnRK2.6^C131Sand SnRK2.6^C137S)或*(SnRK2.6^C131SC137S)組成。在ost1-3突變體中引入SnRK2.6^C131S、SnRK2.6^C137S、或SnRK2.6^C131SC137S不能改變突變體的表型，它們對ABA和H₂S誘導的氣孔關閉和Ca²⁺內流不敏感，導致失水增加和抗旱能力下降。綜上所述，本研究揭示了一種新的ABA信號轉導的翻譯后調控機制，其中H₂S硫巰基化SnRK2.6促進ABA信號轉導和ABA誘導的氣孔關閉。

離子/分子流實驗處理

5周齡擬南芥幼苗，10 μM ABA/100 μM NaHS實時處理。

Ca²⁺信號是氣孔運動的重要調節因子，并在SnRK2.6的下游調節ABA依賴性氣孔閉合。因此，本研究分析了保衛細胞的瞬時Ca²⁺流速。如圖1A所示，施加10 μM ABA會引起WT保衛細胞中顯著的Ca²⁺跨膜內流，在ABA處理后20 s到40 s出現Ca²⁺內流高峰，然后迅速恢復到穩態。在ost1-3保衛細胞中，ABA不會顯著影響Ca²⁺的流速（圖1B）。ost1-3/2.6^WT*補充了ABA誘導的ost1-3的Ca²⁺內流（圖1C）。但是，ost1-3/2.6^C131S，ost1-3/2.6^C137S和ost1-3/2.6^C131SC137S對ABA誘導的Ca²⁺內流的敏感性降低了（圖1D-F）。此外，des1對ABA誘導的Ca²⁺內流的敏感性也降低了（圖1G）。通過計算Ca²⁺內流速率的平均值發現，WT和ost1-3/2.6^WT的值最大，并且在des1、ost1-3/2.6^C131S、ost1-3/2.6^C137S和ost1-3/2.6^C131SC137S中的值依次降低（圖1H）。NaHS處理還引起WT保衛細胞的瞬時Ca²⁺內流（圖1I）。NaHS誘導的Ca²⁺內流峰值比ABA誘導的內流峰值弱，但持續時間更長（圖1I-P）。ost1-3和ost1-3/2.6^C131SC137S對NaHS不敏感（圖1J, N, P）。ost1-3/2.6^WT補充了NaHS誘導的ost1-3的Ca²⁺流入（圖1K）。ost1-3/2.6^C131S，ost1-3/2.6^C137S和des1，對NaHS誘導的Ca²⁺內流的敏感性降低（圖1L, M, O）。

圖1. 保衛細胞Ca²⁺凈流速測定。負值代表Ca²⁺吸收。

測試液

0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl₂, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na₂SO₄, pH 6.0

儀器采購信息

• 據中關村NMT產業聯盟了解，陜西地區的西北農林科技大學于2019年采購了美國揚格公司的非損傷微測系統

• 據中關村NMT產業聯盟了解，陜西地區的陜西科技大學于2019年采購了旭月（北京）科技有限公司的非損傷微測系統。