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质体信号协调叶绿体和细胞核基因的表达，在调控叶绿体生物发生以及胁迫条件下维持叶绿体功能状态中发挥了关键的作用。当叶绿体内四吡咯代谢途径失调、基因表达异常、氧化还原状态失衡和活性氧的产生均会诱发质体信号。已有研究结果表明叶绿体内GUN1能整合多种途径引发的质体信号，GUN1整合的质体信号输出叶绿体时会通过尚未鉴定的机制促动叶绿体外被膜定位的PHD类转录因子PTM的加工，剪切释放成熟的N末端(N-PTM)进入细胞核，并迅速诱导ABI4的表达。ABI4作为一个转录抑制因子结合在目标基因的CCAC核心元件最终抑制光合相关基因的表达，但ABI4在质体信号转导途径中怎样实现对光合相关基因抑制的分子机制还不甚清楚。 本文的研究发现在正常条件下ABI4过表达并不能触发质体信号转导，因此推测ABI4在参与质体信号转导过程中需要某种翻译后修饰或者一个互作蛋白，这样能特异的激活ABI4的功能。为了寻找参与ABI4翻译后修饰的因子，以ABI4的N段的1-170氨基酸作为诱饵蛋白进行了酵母筛库，在得到的27个阳性克隆里，发现了3个编码MPK6激酶结构域。MPK6属于MAPK家族的成员，于是对MAPK家族20个成员和ABI4在酵母双杂交体系中逐一进行验证，发现除了MPK6之外，ABI4还可以和MPK3发生相互作用。进一步用荧光素酶片段互补技术和Pull-down也证明了其互作。分析ABI4的氨基酸序列可以发现ABI4的N端有明显的MAPK激酶的铺定序列和潜在的3个MAPK磷酸化的位点，分别是111位Thr，114位Ser和130位Ser。体外磷酸化实验和体内Phos-tag免疫印迹结果表明MPK3/MPK6可以磷酸化ABI4，对这三个位点突变成丙氨酸后则不能再被磷酸化，所以这三个位点是ABI4被MPK3/MPK6磷酸化的位点。ABI4的磷酸化位点在它的DNA结合结构域内，EMSA和染色质免疫共沉淀实验表明而磷酸化后的ABI4增强了对DNA的结合能力，磷酸化位点突变为丙氨酸后的ABI4丧失了其DNA结合能力。mpk3和mpk6突变体表现出类似abi4的gun表型。互补实验表明，相比野生型的ABI4，磷酸化位点突变后的ABI4不再能互补abi4的gun表型，因此这三个磷酸化位点对于ABI4发挥其抑制功能至关重要。 研究还发现与哺乳动物里面MAPK信号转导通路类似，拟南芥钙结合蛋白14-3-3ω可充当MAPK信号通路的支架蛋白参与了质体信号传导。酵母双杂交和双分子荧光互补实验证明14-3-3ω可特异地与MKK4/MKK5-MPK3/MPK6互作。体内免疫共沉淀实验表明，胞内钙离子的增加可促进14-3-3ω和MAPK通路的MKK4/MKK5-MPK3/MPK6模块的互作，进而促进了MPK3/MPK6的激活和下游ABI4的磷酸化。在14-3-3ω过表达背景下MPK3/MPK6的激活和ABI4的磷酸化程度显著增强，而在14-3-3ωRNAi背景下则大大削弱，暗示着14-3-3ω类似于一个钙依赖的支架蛋白具有MPK3/MPK6和MKK4/MKK5的结合位点，这样促进了MPK3/MPK6的激活和下游ABI4的磷酸化，保证了信号传递的特异性和高效性。此外，发现质体信号的触发会引起MPK3/MPK6激活和细胞质钙浓度瞬时上升，这个过程依赖于内囊体膜定位CAS蛋白。CAS通过未知机制正向调控细胞内钙震荡，进而促进下游的MPK3/MPK6的激活来参与质体信号。 综上所述，本论文揭示了质体信号转导途径中的另一种翻译后调控即ABI4的功能激活分子机制。MAPK级联系统与PTM协同，参与传递质体信号从细胞质到细胞核，调控质体信号下游ABI4的表达和功能激活。该研究加深了对质体信号高效特异的调控核基因表达的分子机制的了解，同时对细胞内质体信号、MAPK通路和Ca2+信号网络交叉有了新的认识。