PNAS | ABA激活的SnRK2激酶上游的干旱应答基因表达需要组成型活性的B2-Raf样激酶

渗透胁迫，如干旱和高盐度，对植物生长和生产力产生不利影响。脱落酸(ABA)在渗透胁迫下积累，通过ABA信号传导通路引发多种生理反应，增强植物的抗逆性。III类 SNF1相关蛋白激酶 2 （SnRK2s） 是ABA信号传导的关键调控因子。尽管SnRK2s长期以来被认为是在  PP2C介导的抑制中释放后通过自磷酸化而产生自激活，但最近发现它们在渗透胁迫条件下被B类Raf样激酶的两个独立亚家族，B2 RAFs和B3 RAFs激活。然而，这些RAF对SnRK2的磷酸化和SnRK2自身磷酸化之间的关系仍然是未知的。

2023年6月5日，PNAS杂志在线发表了日本东京大学的一篇题为“Constitutively active B2 Raf-like kinases are required for drought-responsive gene expression upstream of ABA-activated SnRK2 kinases ”的研究论文。该研究表明，当从PP2C介导的抑制中释放时，B2-RAF RAF11持续活跃并激活SnRK2s，而B3-RAF RAF5在应激条件下被激活。因此，SnRK2自身磷酸化不足以产生ABA反应，并且B2 RAFs是轻度干旱条件下SnRK2激活以响应ABA的必要条件，而B3 RAFs是严重渗透胁迫下SnRK2活性的增强剂。

本研究发现RAF7、RAF10、RAF11和RAF12这四种激酶都属于 RAF样蛋白激酶的B2亚家族。有趣的是这四种B2 - RAF都包含在这些候选的III亚类SnRK2相互作用蛋白中，但不包括B3 - RAF样激酶。这表明B2和B3 - RAF能在渗透胁迫条件下以不同的方式调控III类SnRK2s。

在干旱胁迫下，发现四种B2-RAF, RAF7、RAF10、RAF11和RAF12是SnRK2s依赖ABA激活所必需的，体外磷酸化实验表明它们直接激活III类SnRK2s(图2 A-C)，与野生型相比，脱水和ABA处理条件下，raf7/10/11/12四重突变体中III类SnRK2s的活性显著降低(图2 F-H)。这些发现表明，III类SnRK2s的自磷酸化不足以产生ABA反应，这些B2-RAF需要以ABA依赖的方式激活III类SnRK2s。磷酸化的结果分析表明,B3-RAF RAF5脱水胁迫才激活,而B2-RAF RAF11持续活跃不管压力条件或ABA的存在(图2 D和E)。

为了阐明B2-RAFs在植物干旱和ABA响应中的生理作用，比较了野生型、raf7/10/11/12、srk2dei和ABA缺乏aba2-1突变体植物的抗旱性。尽管缺乏B2-RAF的突变体raf7/10/11/12表现出明显的ABA不敏感表型，但缺乏B3-RAF的突变体raf3/4/5仅表现出弱的ABA不敏感表型(图3 D-F)。这些结果表明，无论应激条件如何，B2-RAF都是活跃的，B2-RAF会立即磷酸化并激活III类SnRK2s。相比之下，B3-RAF在脱水胁迫下被强烈激活，并以不依赖ABA的方式增强III类SnRK2s的活性。因此，B2-RAFs和B3-RAFs这两个亚家族在ABA信号传导中的作用是不同的。

该研究提出了干旱胁迫条件下的ABA信号模型，其中III类SnRK2s响应ABA的自磷酸化不够充分，需要上游激酶RAF7、RAF10、RAF11和RAF12才能激活，III类SnRK2s被持续活性状态的B2-RAF磷酸化，甚至在非应激细胞中也被激活。当干旱胁迫变得更严重时，植物中的许多细胞接收到胁迫信号，B3-RAF被激活，并直接激活III亚类SnRK2s，从而增强胁迫响应。

原文链接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2221863120

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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