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植物在生长发育过程中面临着很多环境胁迫,植物通过激活激素信号和自噬等来调控自身对环境胁迫的抵抗。自噬是真核生物中非常保守的代谢过程,将细胞内受损的细胞器、蛋白或入侵的病原体包裹起来,运输到液泡或溶酶体中降解。在植物中,虽然自噬在抵抗环境胁迫中的功能已经得到很多研究,但对植物如何激活自噬的研究还有很大的不足。ABA是植物响应非生物胁迫的关键激素,能够通过调节气孔的关闭和胁迫相关基因的表达来增强植物对非生物胁迫的抗性。除了这些途径外,ABA能否通过其他途径调控植物的抗性呢?在本研究中,我们通过遗传学和生物化学的方法探讨了拟南芥ABA信号通路与自噬的调控关系,得到以下结果:(1)通过农杆菌介导的遗传转化方法,构建了GFP-ATG8a超表达株系。对超表达株系T3代幼苗用ABA处理,然后在激光共聚焦显微镜下观察根部细胞,发现外源ABA能够促进GFP亮点的积累。ATG7和ATG10参与调控自噬体的形成,在atg7和atg10突变体中,自噬体的形成被抑制。为了确定这些GFP亮点是不是自噬体,我们将GFP-ATG8a超表达植株与atg7和atg10杂交,获得了atg7/GFP-ATG8a株系和atg10/GFP-ATG8a株系。用ABA处理杂交株系后,没有发现明显的GFP亮点的积累,表明ABA处理GFP-ATG8a后积累的GFP亮点为自噬体。进一步的实验表明自噬体的积累是由于ABA促进了自噬体的形成。(2)通过荧光定量PCR发现,ABA能够显著激活自噬相关基因ATG1a、ATG2、ATG5、ATG7、ATG8a、ATG10、ATG13a的表达。ABI4和ABI5是ABA信号通路中的转录因子,abi4和abi5是缺失功能突变体,抑制ABA信号的传递。在abi5中,ABA对自噬相关基因表达的诱导没有被阻碍,暗示ABA信号通路中ABI5可能不参与调控自噬相关基因的表达。在abi4中,ABA对自噬相关基因转录的激活被部分抑制,表明ABI4调控一些自噬相关基因的表达。ABI1是一种PP2C蛋白磷酸酶,是ABA信号中的负调控元件。在abi1-1中,ABI1具有组成型的活性,抑制ABA信号的传递。ABA对自噬相关基因表达的激活在abi1-1中几乎被完全抑制,表明ABI1负调控自噬相关基因的表达。abi1-1也部分抑制了盐胁迫对ATG1a、ATG8a和ATG13a的表达的激活,表明ABA信号通路介导盐胁迫对一些自噬相关基因表达的调控。(3)在酵母和哺乳动物中,SNF1/AMPK与TOR蛋白复合物共同调控自噬。植物SnRK1是SNF1/AMPK的同源蛋白,ABI1能够直接抑制SnRK1的活性。我们发现,ABA能够显著激活SnRK1.1和SnRK1.2的表达,ABA对Sn RK1.1和Sn RK1.2的激活同样在abi1-1中被阻断。为了探究SnRK1是否参与调控ABA对自噬的激活,我们将SnRK1.1超表达株系与GFP-ATG8a超表达株系杂交,构建了SnRK1.1-OE/GFP-ATG8a株系。ABA处理后,SnRK1.1-OE/GFP-ATG8a幼苗中自噬体的含量比GFP-ATG8a幼苗中多,表明ABA通过调控SnRK1来激活自噬。酵母双杂交显示,TOR蛋白复合物的Raptor1亚基能够与SnRK1.1相互作用,暗示SnRK1.1可能通过调控TOR蛋白复合物的活性来激活自噬。(4)与野生型相比,自噬突变体的萌发和生长发育都表现出对外源ABA更加敏感。ABA处理后,自噬突变体的叶片中积累更多的活性氧,表明自噬调控ABA信号中活性氧的积累。自噬突变体对ABA敏感性的提高可能与自噬突变体无法有效清除ABA信号中产生的大量活性氧有关。我们的结果显示,ABA信号能够激活自噬和自噬相关基因的表达,并且介导盐胁迫对一些自噬相关基因表达的调控;SnRK1.1是ABA激活自噬的正调控元件,SnRK1.1可能通过TOR蛋白复合物来调控自噬。自噬突变体对ABA的敏感性增加,这可能与自噬负调控ABA信号通路中ROS的积累有关。