BR信号组分BIN2通过调控RD26增强植物干旱胁迫响应的分子机制

油菜素甾醇（Brassinosteroids, BRs）是一类重要的激素，在植物生长发育过程中起着关键作用。BRs可以通过BES1/BZR1转录因子的积累和易位调节下游基因的表达，从而调节植物生长和应激反应【1,2】。BRs还能与其他植物激素以及信号传导途径相互作用调节植物各项生理反应【3】。2017年，美国爱荷华州立大学 尹延海 教授在 Nature Communications 发表论文，表明应激反应NAC转录因子RD26会受到BR信号的调节，并且在生长和干旱胁迫信号之间的相互作用中拮抗BES1（BRI1 EMS SUPPRESSOR1）转录因子【4】。 但目前尚不清楚在干旱胁迫过程中激活RD26的上游信号转导组分。

近日，尹延海教授实验室在 The Plant Journal 发表了一篇题为 GSK3‐Like Kinase BIN2 Phosphorylates RD26 to Potentiate Drought Signaling in Arabidopsis 的研究论文，揭示了BR信号组分BIN2通过调控RD26增强植物干旱胁迫响应的分子机制。

该研究表明，BR负调控RD26蛋白的稳定性，而ABA和干旱可正向调控RD26的稳定性。进一步研究发现，类GSK3激酶BIN2（BR信号通路的负调节因子和ABA信号途径的正调节因子）的活性是维持RD26蛋白水平所必需的，BIN2和RD26在相同的信号级联中起作用以增强干旱胁迫响应。在BR信号途径中，RD26在BIN2下游起作用。此外，BIN2在体外和体内均与RD26直接相互作用并使RD26磷酸化。BIN2介导的RD26磷酸化是RD26激活干旱应答基因所必需的。

蛋白磷酸酶（protein phosphatase 2C，PP2C）ABI1是BR信号途径的正调控因子，同时是ABA信号途径的负调控因子。该研究发现，ABI1和PP2Cs是连接上游应激信号和BIN2功能的关键节点，ABI1可以与BIN2激酶相互作用并使其去磷酸化，从而抑制BIN2激酶活性并在BR信号传导途径中发挥作用。

总之， 该研究揭示了ABI1-BIN2-RD26调控模块在植物干旱胁迫响应中发挥的重要作用，未来对ABI1和BIN2特异性磷酸化位点功能的研究对深入理解植物生长与干旱胁迫响应之间的拮抗作用和协同作用具有重要意义。

参考文献 【1】Nolan, T., Chen, J. and Yin, Y. (2017a) Cross-talk of Brassinosteroid signaling in controlling growth and stress responses. Biochemical Journal , 474, 2641-2661 【2】Wang, Z.-y., Nakano, T., Gendron, J., He, J., Chen, M., Vafeados, D., Yang, Y., Fujioka, S., Yoshida, S., Asami, T., Chory, J. and Jolla, L. (2002) Nuclear-Localized BZR1 Mediates Brassinosteroid-Induced Growth and Feedback Suppression of Brassinosteroid Biosynthesis. Developmental Cell , 2, 505-513. 【3】Depuydt, S. and Hardtke, C.S. (2011) Hormone signalling crosstalk in plant growth regulation. Current Biology , 21, R365-R373. 【4】Ye, H., Liu, S., Tang, B., Chen, J., Xie, Z., Nolan, T.M., Jiang, H., Guo, H., Lin, H.Y., Li, L., Wang, Y., Tong, H., Zhang, M., Chu, C., Li, Z., Aluru, M., Aluru, S., Schnable, P.S. and Yin, Y. (2017) RD26 mediates crosstalk between drought and brassinosteroid signalling pathways. Nat Commun , 8, 14573.