植物激素是高等植物体内产生的一种化学物质,具有重要的生理功能,是植物整个生命活动中不可缺少的。其中脱落酸(Abscisic acid, ABA)是一种非常重要的天然植物激素,也是最早得到确认的五大植物激素之一。ABA在高等植物中调控着一系列不同的生理和发育过程,如促进叶、花、果的脱落,诱导芽和块茎的休眠,抑制种子发芽,促进气孔关闭,提高植物抗逆性等。然而,尽管ABA分子已经被发现了半个世纪,但对于它的受体及作用机制一直以来并不清楚。近年来学术界报导了多种类型的ABA受体、如FCA、CHLH,GCR2等,但由于数据解释以及生物手段等原因,一直倍受争议。2009年4月份,两个独立的实验小组同时在Science杂志上发表了类似的成果,即在拟南芥中被命名为PYR/PYL/RCAR的蛋白被鉴定为ABA受体,在结合ABA之后会与下游效应蛋白(磷酸酶PP2C)相互作用并抑制其磷酸酶活性进而影响其生命活动。鉴于这一发现的重大意义以及综合考虑ABA受体鉴定长期以来的争议,我们选择了该课题,以期获得ABA受体相关的三维空间机构,从而为PYR/PYL/RCAR等是否是真正的ABA受体提供最为直接有力的证据,并且将从对原子水平上对ABA与受体结合并发挥相关功能的机制作出解释。在本课题研究过程中,我们克隆了ABA受体PYL/PYR/RCAR及其下游PP2C相关的基因,分别重组到原核表达载体(PET系列),在Escherichia coil中高效表达,通过单个基因表达以及不同基因组合共表达纯化的方法,获得了高纯度的蛋白。然后,采取悬滴气相扩散法对单个蛋白以及蛋白复合物筛选并不断优化的结晶条件,获得了可以用作收集数据的高质量晶体,再通过重原子浸泡和分子置换等方法使晶体的相位问题得到解决,最终得到了ABA受体PYL系列蛋白的三种状态下的高分辨率分子结构,包括1)没有结合ABA,2)结合ABA,3)同时结合ABA和下游PP2C的复合体。通过比较发现:PYLs蛋白的‘ligand-binding pocket’可以结合ABA。这种结合导致PYLs蛋白发生构象变化并识别结合下游效应蛋白PP2C,从而影响植物的生理活动。这些研究成果为后期的农业生产上的应用奠定了基础。