植物作为一个主要的硫还原者,在自然界硫元素循环中起着举足轻重的作用。氧化态的硫酸盐是植物可以利用的无机硫的主要形式,硫酸盐被植物根系吸收进入体内后,经特殊的硫转运蛋白进入质体(主要是叶绿体)中,并经过一系列的硫同化过程被还原成可被植物利用的左旋半胱氨酸。硫酸盐如何进入叶绿体中目前仍未有定论,迄今为止还没有质体定位的硫转运蛋白的报道。我们的工作显示SULTR3;1(AGI code:AT3G51895)定位于叶绿体双层膜并影响叶绿体中硫酸盐的含量,进一步的工作表明SULTR3;1的缺失突变体中内源ABA的含量降低到野生型的一半,醛脱氢酶的活性也相应降低,并进而影响到植物的萌发和根系生长对于外源ABA的响应,这些都暗示了硫对于ABA的生物合成存在重要影响。而通过外源添加左旋半胱氨酸可以回复突变体中醛脱氢酶活性和ABA含量,这一结果表明SULTR3;1可能通过左旋半胱氨酸改变含钼辅酶活性,进而影响醛脱氢酶活性并最终影响ABA的生物合成。这为研究硫元素在植物抵抗环境胁迫中的机制提供了新的思路。MicroRNA是动植物中普遍存在的一种起调节作用的非编码小RNA,可以通过序列互补配对的机制与靶mRNA结合,降解mRNA或者干扰该mRNA的翻译。在植物中,大多数microRNA在发育过程中起调控作用,少数在耐逆和营养利用等方面起调控作用。拟南芥的miR395是已知仅有的一个调节硫营养代谢的microRNA,已知它受低硫胁迫诱导,靶基因包括三个ATP硫酸化酶(ATPS1、 ATPS3和ATPS4)和硫转运蛋白SULTR2;1。然而,迄今为止仍不清楚miR395在硫同化过程中的具体作用。为了研究miR395与ATP硫酸化酶活性之间的关系,我们构建了miR395过表达株系,在不影响其他基因变化的前提下上调miR395的转录水平。结果显示在低硫营养条件下,miR395过表达株中ATP硫酸化酶活性较野生型显著降低,其硫醇(包括半胱氨酸和谷胱甘肽)含量也同样下降,而在正常硫营养条件下则无此表型。与此同时,在低硫营养条件下包括miR395过表达株在内的所有植株中的ATP硫酸化酶活性较正常硫营养条件下整体升高。在外界硫酸盐缺乏的环境下,植物体内摄入的硫酸盐减少了,与此同时植物还需要增强硫同化的通路以满足对含硫代谢物需求的增加,这些含硫代谢物对于抵抗外界的生物与非生物胁迫至关重要。双重压力进而加剧了植物体内硫酸盐浓度的下降,继而影响到对于硫酸盐浓度敏感的包括光合作用在内的多个重要生理过程的进行,因此植物需要一种有效的机制来协调体内有限的硫酸盐的分配。而miR395正是作为一种保护机制而存在,在硫酸盐缺乏的环境下分配体内的硫酸盐,以防植物由于体内ATP硫酸化酶活性过度增加而影响其他重要生理过程。