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植物在生长发育过程中，要遭受各种各样的生物或非生物胁迫。为了适应环境的改变和抵抗病原菌入侵，植物相应的进化出了一套精确的调控机制来抵抗环境胁迫。ABA是植物抵抗非生物胁迫一个关键的植物激素，ABA通过调节气孔的关闭和增加 ABA应答基因的表达来提高植物对非生物胁迫的抵抗能力。ABA 信号与TOR信号、BR信号和JA信号都存在相互作用以此来调控植物的生长和胁迫应答，其中ABA信号通路的转录因子ABI4和ABI5在ABA信号与其他植物激素信号交叉互作中发挥着关键的作用。TOR 信号通路是调控植物生长和发育的一个关键枢纽，解析TOR信号通路和ABA信号通路之间的交叉互作对理解植物协调生长和抵抗外界环境胁迫之间的动态平衡具有重要的意义，特别是目前还未见植物ABI4和ABI5是否参与调控TOR信号通路的报道。本文通过遗传学、生物化学和分子生物学以及转录组测序的方法，揭示了ABI4和ABI5与TOR信号和自噬信号存在相互作用以此来调控植物生长和胁迫应答之间的平衡。本研究主要得到了以下的结果和结论：
① 通过使用TOR抑制剂AZD首次从EMS突变体库中筛选获得对TOR抑制剂AZD不敏感的突变体trin1，精细定位和测序结果表明TRIN1是ABI4的等位基因。进一步功能分析表明ABI4在叶绿体发育和叶绿素代谢方面发挥着重要的作用，过表达ABI4的转基因拟南芥对AZD高度敏感，表现为抑制拟南芥幼苗下胚轴的延伸和子叶的伸展，导致子叶不能变绿。GUS染色结果表明用AZD抑制TOR的活性后导致ABI4蛋白大量积累，从而抑制叶绿体的发育和植物的生长。以上结果表明在拟南芥中TOR通过促进TRIN1/ABI4的降解来正向调控叶绿体的发育和植物的生长。
② 使用TOR的特异性抑制剂雷帕霉素RAP和AZD能够抑制拟南芥的生长发育；同时，发现ABA生物合成和ABA应答基因的表达水平显著上调。在TOR抑制的情况下拟南芥体内ABA的含量显著上升，表明TOR的抑制诱导ABA的生物合成，从而激活ABA应答基因的表达。将半抑制浓度GI50的RAP和ABA同时处理BP12-2时，BP12-2拟南芥的种子萌发后子叶不能扩展变绿、下胚轴和根不能伸长，幼苗几乎停止生长。进一步测试和计算药物效应联合指数 CI 值，发现RAP+ABA的CI值明显小于1，表明RAP和ABA能够产生强的协同效应来抑制BP12-2拟南芥幼苗的生长。在植物中TOR的抑制相当于模拟植物遭受非生物胁迫，植物因此产生ABA激活ABA应答基因的表达来抵抗该胁迫。这些结果暗示着TOR和ABA信号之间可能存在交叉互作来协同调控植物的生长和胁迫应答。
③ 药物敏感性实验发现abi5-1突变体拟南芥对AZD不敏感，过表达AtABI5转基因拟南芥对AZD高度敏感。AZD抑制TOR的活性后，使得过表达AtABI5转基因拟南芥的子叶不能变绿和扩展、下胚轴和根不能伸长，从而严重阻碍幼苗的生长发育。GUS染色结果表明用AZD抑制TOR的活性后导致ABI5蛋白大量积累，从而抑制拟南芥的生长和发育。酵母双杂实验发现AtS6K2与AtABI5全长以及含有bZIP结构域的AtABI5-C端存在相互作用，进一步的双分子荧光互补实验（BiFC）确认了AtS6K2与AtABI5的相互作用，并且AtABI5和AtS6K2主要是在细胞核内存在互作。这些结果表明TOR和ABA信号之间通过AtS6K2与AtABI5的相互作用来调控植物的生长和发育。
④ 在黑暗条件下，abi5-1突变体与野生型相比较能够显著的减缓叶片的衰老和黄化，然而过表达 AtABI5 的转基因拟南芥加速了叶片的衰老和黄化过程。Western blot和MDC染色观察发现，abi5-1突变体在黑暗处理后自噬体明显少于野生型对照，而过表达AtABI5的拟南芥叶片在黑暗处理后的自噬体显著地多于野生型对照组；并且过表达AtABI5的拟南芥叶片在黑暗处理后自噬相关基因的表达水平也显著的高于野生型对照，表明在黑暗条件下AtABI5参与调控自噬过程。酵母双杂交和双分子荧光互补实验发现AtABI5和AtKIN10/11存在相互作用，而且在AtABI5蛋白序列上含有保守的SnRK1α磷酸化位点，暗示着AtKIN10/11可能通过磷酸化AtABI5来调控其蛋白活性，以此来介导自噬和ABA信号。
⑤ 对StABI5进行基本的生物信息学分析发现和拟南芥一样StABI5也包含有保守的C1、C2、C3、bZIP和C4结构域，并且StABI5在马铃薯的大部分组织都有表达。亚细胞定位分析发现在烟草瞬时表达中StABI5主要定位于细胞核中。过表达StABI5转基因马铃薯株系明显比野生型Desiree更早的成熟和衰老，转基因马铃薯叶片表现出黄化和早衰的表型；并且转基因StABI5的马铃薯叶片在黑暗处理下进一步加速了叶片的黄化和衰老，表明StABI5参与叶绿体和自噬调控，这与拟南芥AtABI5的功能是一致的。
⑥ 对过表达StABI5转基因马铃薯进行转录组测序分析表明StABI5在调节马铃薯光合作用、叶绿体发育、蛋白质合成和自噬中具有重要的作用。转录组数据表明在过表达StABI5转基因马铃薯植株中参与光合作用和碳固定的绝大部分基因都显著下调，说明在马铃薯中StABI5负调控光合作用相关基因的表达。此外，参与auxin、CKs、GA、BRs、ET和JA等植物激素信号传导通路的许多基因都发生了改变，意味着在马铃薯中 StABI5 参与调控这些植物激素信号，这些结果表明StABI5与植物激素信号通路之间存在紧密而复杂的调控机制。
① 通过使用TOR抑制剂AZD首次从EMS突变体库中筛选获得对TOR抑制剂AZD不敏感的突变体trin1，精细定位和测序结果表明TRIN1是ABI4的等位基因。进一步功能分析表明ABI4在叶绿体发育和叶绿素代谢方面发挥着重要的作用，过表达ABI4的转基因拟南芥对AZD高度敏感，表现为抑制拟南芥幼苗下胚轴的延伸和子叶的伸展，导致子叶不能变绿。GUS染色结果表明用AZD抑制TOR的活性后导致ABI4蛋白大量积累，从而抑制叶绿体的发育和植物的生长。以上结果表明在拟南芥中TOR通过促进TRIN1/ABI4的降解来正向调控叶绿体的发育和植物的生长。
② 使用TOR的特异性抑制剂雷帕霉素RAP和AZD能够抑制拟南芥的生长发育；同时，发现ABA生物合成和ABA应答基因的表达水平显著上调。在TOR抑制的情况下拟南芥体内ABA的含量显著上升，表明TOR的抑制诱导ABA的生物合成，从而激活ABA应答基因的表达。将半抑制浓度GI50的RAP和ABA同时处理BP12-2时，BP12-2拟南芥的种子萌发后子叶不能扩展变绿、下胚轴和根不能伸长，幼苗几乎停止生长。进一步测试和计算药物效应联合指数 CI 值，发现RAP+ABA的CI值明显小于1，表明RAP和ABA能够产生强的协同效应来抑制BP12-2拟南芥幼苗的生长。在植物中TOR的抑制相当于模拟植物遭受非生物胁迫，植物因此产生ABA激活ABA应答基因的表达来抵抗该胁迫。这些结果暗示着TOR和ABA信号之间可能存在交叉互作来协同调控植物的生长和胁迫应答。
③ 药物敏感性实验发现abi5-1突变体拟南芥对AZD不敏感，过表达AtABI5转基因拟南芥对AZD高度敏感。AZD抑制TOR的活性后，使得过表达AtABI5转基因拟南芥的子叶不能变绿和扩展、下胚轴和根不能伸长，从而严重阻碍幼苗的生长发育。GUS染色结果表明用AZD抑制TOR的活性后导致ABI5蛋白大量积累，从而抑制拟南芥的生长和发育。酵母双杂实验发现AtS6K2与AtABI5全长以及含有bZIP结构域的AtABI5-C端存在相互作用，进一步的双分子荧光互补实验（BiFC）确认了AtS6K2与AtABI5的相互作用，并且AtABI5和AtS6K2主要是在细胞核内存在互作。这些结果表明TOR和ABA信号之间通过AtS6K2与AtABI5的相互作用来调控植物的生长和发育。
④ 在黑暗条件下，abi5-1突变体与野生型相比较能够显著的减缓叶片的衰老和黄化，然而过表达 AtABI5 的转基因拟南芥加速了叶片的衰老和黄化过程。Western blot和MDC染色观察发现，abi5-1突变体在黑暗处理后自噬体明显少于野生型对照，而过表达AtABI5的拟南芥叶片在黑暗处理后的自噬体显著地多于野生型对照组；并且过表达AtABI5的拟南芥叶片在黑暗处理后自噬相关基因的表达水平也显著的高于野生型对照，表明在黑暗条件下AtABI5参与调控自噬过程。酵母双杂交和双分子荧光互补实验发现AtABI5和AtKIN10/11存在相互作用，而且在AtABI5蛋白序列上含有保守的SnRK1α磷酸化位点，暗示着AtKIN10/11可能通过磷酸化AtABI5来调控其蛋白活性，以此来介导自噬和ABA信号。
⑤ 对StABI5进行基本的生物信息学分析发现和拟南芥一样StABI5也包含有保守的C1、C2、C3、bZIP和C4结构域，并且StABI5在马铃薯的大部分组织都有表达。亚细胞定位分析发现在烟草瞬时表达中StABI5主要定位于细胞核中。过表达StABI5转基因马铃薯株系明显比野生型Desiree更早的成熟和衰老，转基因马铃薯叶片表现出黄化和早衰的表型；并且转基因StABI5的马铃薯叶片在黑暗处理下进一步加速了叶片的黄化和衰老，表明StABI5参与叶绿体和自噬调控，这与拟南芥AtABI5的功能是一致的。
⑥ 对过表达StABI5转基因马铃薯进行转录组测序分析表明StABI5在调节马铃薯光合作用、叶绿体发育、蛋白质合成和自噬中具有重要的作用。转录组数据表明在过表达StABI5转基因马铃薯植株中参与光合作用和碳固定的绝大部分基因都显著下调，说明在马铃薯中StABI5负调控光合作用相关基因的表达。此外，参与auxin、CKs、GA、BRs、ET和JA等植物激素信号传导通路的许多基因都发生了改变，意味着在马铃薯中 StABI5 参与调控这些植物激素信号，这些结果表明StABI5与植物激素信号通路之间存在紧密而复杂的调控机制。