植物激素脱落酸（abscisic acid,ABA）在植物的整个生命周期中都起重要的调控作用,尤其在植物应对逆境胁迫时扮演重要的角色。在过去的二十多年中,人们对ABA信号转导的分子机制进行了深入的研究,鉴定了 ABA受体——PYR/PYL/RCAR蛋白和共受体——A类PP2C蛋白。其中,A类PP2C通过抑制SnRK2类蛋白激酶的活性负调控ABA信号。在先前的研究中,多次报道了 ABA可以显著诱导个别A类PP2C基因的表达,但是其分子调控机制和生物学意义并不清楚。本研究利用ABI1和ABI2的内源抗体做Western blot实验,发现ABA可以显著诱导ABI1和ABI2的蛋白积累。进一步分析发现,ABA诱导ABI1和ABI2的蛋白积累主要是通过诱导其基因表达引起的,并且拟南芥中9个A类PP2C基因的表达均显著受ABA诱导。此外,玉米中的A类PP2C基因也显著受ABA诱导,表明ABA显著诱导A类PP2C基因的表达在双子叶植物拟南芥和单子叶植物玉米中是保守的。为了研究ABA诱导A类PP2C基因表达的分子机制,将不同长度的ABI1和ABI2启动子驱动GUS报告基因表达,对获得的纯合转基因植物进行组织化学染色,鉴定到ABI1和ABI2基因响应ABA信号的启动子片段。酵母单杂交结果表明,ABA信号下游bZIP家族的AREB/ABFs转录因子——ABF1-ABF4可以直接结合这些顺式作用元件。通过ChIP实验验证了 ABFs可以在植物体内结合A类PP2C基因的启动子,并且该结合在ABA处理后明显增强。在abfs多突变体中,ABA诱导A类PP2C基因表达及ABI1和ABI2蛋白积累的程度显著低于野生型,说明ABFs确实介导了 ABA对A类PP2C基因表达的诱导。先前的研究表明,SnRK2s磷酸化ABFs并激活它们的转录活性,从而激活ABA下游响应基因的表达,这是ABA调控ABFs的主要分子机制。我们制备了ABF1-ABF4的特异抗体,发现ABA可以显著诱导ABFs的蛋白积累。进一步的研究表明,该诱导也是通过显著提高ABFs的基因表达引起的,并且该过程也由ABFs介导。综上,ABA通过两个机制调控ABFs,除了 SnRK2s介导的磷酸化激活以外,还通过显著诱导ABFs的基因表达和蛋白积累,迅速放大ABA信号。光是调控植物生长和发育最重要的环境信号之一,而ABA通路是植物响应环境信号的重要内源调控途径。之前有文献报道,光可以显著诱导ABA的合成。但是光如何调控植物的ABA信号转导,目前知之甚少。通过比较白光和黑暗下ABA对ABFs蛋白水平的诱导,发现光信号可以显著促进ABA对ABFs蛋白水平的诱导。与之相一致的是,在光下ABA对A类PP2C基因表达和蛋白水平的诱导也显著高于暗下。酵母双杂交的结果显示,光信号的重要受体——phyA和phyB可以直接和ABFs相互作用,表明光受体可能通过直接和ABFs互作,介导光对ABA信号途径的调控。ABA信号诱导PP2C这类负调控因子的生物学意义是什么呢?几十年前人们就发现,在干旱胁迫时植物会抑制地上部分的生长,将有限的资源提供给根部。进一步的研究证实,植物在干旱胁迫时对地上部分和根的差异调控是通过ABA信号途径实现的。在该研究中,通过对ABI1p:GUS和ABI2p:GUS的组织化学染色,发现ABA显著诱导ABI1和ABI2基因在根部和气孔中的表达。这就部分解释了 ABA强烈诱导A类PP2C这类ABA信号负调控因子的生物学意义:在根中强烈诱导A类PP2C会削弱根中的ABA信号,从而减轻ABA对根生长的抑制,使其能够伸入土壤深层获得更多的水分。综合以上结果和分析,该研究揭示了 ABA信号通路的重要转录因子ABFs通过直接结合ABA共受体基因——A类PP2C的启动子,介导ABA对A类PP2C基因表达的诱导,从而在ABA信号的负反馈调控中扮演重要的角色。