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之前我们实验室从蚕豆(Viciafaba)中纯化到ABA结合蛋白,发现它可能参与了ABA诱导的气孔响应,将其假定为ABA受体ABAR(putativeabscisicacidreceptor),根据ABAR的序列信息克隆到相应的cDNA片段序列(基因登录号:DQ376081),这段序列编码推定的镁螯合酶H亚基(CHLH)C端大约770个氨基酸。在酵母中表达拟南芥ABAR/CHLH基因cDNA,表达并纯化得到的ABAR/CHLH蛋白能够特异结合ABA。所以我们在拟南芥(Arabidopsisthaliana)中进一步研究了ABAR/CHLH介导ABA信号的功能。
利用拟南芥中的ABAR/CHLH基因cDNA序列片段,构建反义(antisense)和RNAi(RNAinterference)抑制基因表达载体,然后转化拟南芥。目的在于通过降低ABAR蛋白的表达,从而研究ABAR基因的生理功能。筛选得到的阳性植株中有个别株系叶片的叶绿素含量降低,多数株系同野生型叶绿素含量相近。转基因植株中Proto和MgProto含量降低,但内源ABA含量没有变化。转基因植株在种子萌发、幼苗生长和气孔实验中,表现出对ABA不敏感。抗旱实验以及离体叶片失水实验结果表明,转基因植株对失水和干旱胁迫较野生型敏感。进一步的生理学研究结果表明,ABAR/CHLH特异介导ABA信号转导而不参与其它激素信号转导过程。
为了证明ABAR/CHLH的受体功能独立于叶绿素合成和质体-核之间信号转导功能,我们对叶绿素合成路径中的叶绿素酸酯氧合酶(CAO)突变体(ch1-2)和质体-核信号转导解偶联(GUN,genomesuncoupled)突变体(hy1/gun2,hy2/gun3,gun4,gun5)ABA响应表现型进行了研究。结果表明这些突变体植株中ABAR/CHLH表达量没有发生变化,虽然多数突变体中叶绿素含量有所降低,但都对ABA处理没有脱敏的表现型。由此证明ABAR/CHLH受体功能独立于叶绿素合成以及质体-核信号转导路径。cch是ABAR/CHLH基因单核苷酸突变体,也是一个GUN突变体,与gun5突变体有相同的表型,但它对ABA不敏感,而且ABAR/CHLH的表达量降低。由此进一步证实了,反义和RNAi抑制ABAR基因表达所导致的植物对ABA脱敏的表现型是可靠的。
在拟南芥野生型植株的微粒体组分和可溶性蛋白组分中均有ABAR/CHLH蛋白存在,而且这种蛋白在花、角果、叶片、根、茎以及正在萌发的种子当中均有表达。ABAR/CHLH在不同器官中的转录水平基本是相当的。
以上实验结果为ABAR的ABA受体功能提供了可靠的遗传学证据。ABAR的遍在性表达显示它可以在植株整体水平上介导ABA信号。