5 亿年陆地植物进化中脱落酸（ABA）受体功能趋同：解锁植物耐旱信号传导密码

为探究脱落酸（ABA）信号传导在陆地植物适应陆地生境中的作用，研究人员开展了关于 ABA 受体进化的研究。结果发现苔藓 ABA 受体源于独立扩张，且通过独特机制降低基础活性。这揭示了植物进化出平行机制调节 ABA 信号，对理解植物适应环境意义重大。

　　脱落酸（Abscisic acid，ABA）作为陆地植物脱水反应的核心调节因子，在促进陆地生境定殖方面发挥着关键作用。其保守的信号转导模块由 2C 型蛋白磷酸酶（PP2C_s）和 ABA 激活的抑制剂 ——PYRABACTIN RESISTANCE 1-like 蛋白（PYLs）组成。近期研究表明，ABA 感知源于一条潜在的信号通路，该通路涉及一种持续抑制 PP2C_s的 PYL 同源物。因此，祖先 ABA 受体存在较高的背景信号传导，限制了依赖 ABA 的信号传导的动态范围。在被子植物中，ABA 受体家族规模大且多样，其中一个分支特异性亚群的成员形成同二聚体，从而严格依赖 ABA。研究发现，苔藓中的 ABA 受体起源于独立的扩张，形成了三个亚家族。酵母双杂交和体外 PP2C 抑制实验表明，苔藓 PYLs 的基础活性较低。然而，尺寸排阻色谱法和其他证据表明，苔藓 PYLs 主要以单体形式存在。通过突变分析结合生化和生理实验发现，苔藓 PYLs 基础活性的降低是由独特的氨基酸变异实现的。最后，将相关变异引入二聚体受体中，显著损害了它们对 ABA 的响应，这表明两条进化轨迹相互排斥。苔藓似乎进化出了一种平行机制，来降低核心 ABA 感知装置原本较高的背景信号。这种趋同现象突显了扩大这一关键、高适应性信号通路幅度的共同需求。