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非生物胁迫是自然界中影响植物生长发育并造成农作物大规模减产的主要原因之一。脱落酸(ABA)作为一种重要的激素,不仅参与调控植物的生长和发育过程,而且参与调控植物对外界胁迫信号(包括盐胁迫信号)的响应。泛素-26S蛋白酶体系统介导的蛋白降解是信号转导通路中一种重要的调控机制,越来越多的发现说明,这种机制参与了植物对ABA、盐胁迫、干旱胁迫的响应的调控。
我们实验室之前发现了一个受盐及干旱胁迫诱导的基因SDIR1。SDIR1编码一种定位在ER膜上的泛素连接酶(E3)。SDIR1参与调控植物对盐胁迫、干旱胁迫及ABA信号的响应调控。遗传学实验证实,在ABA信号通路中,SDIR1位于ABA途径核心转录因子ABF3、ABF4、ABI5的上游,正调控这些基因的表达。
通过酵母双杂交筛选,我们发现定位于叶绿体上的SDIR1相互作用蛋白SDIP1(SDIR1 Interaction Protein1)。SDIP1与盐芥候选抗盐基因Ts461同源。Pull-down及免疫共沉淀实验同样证实了SDIP1与SDIR1之间存在相互作用。借助双分子荧光互补实验(BiFC),我们发现SDIR1与SDIP1在植物体内的相互作用信号与ER定位信号重合。SDIP1在常温下不稳定,并且植物体内存在泛素化形式的SDIP1；实验发现ATP能够促进SDIP1的降解,而MG132可以减缓SDIP1的降解,结果说明SDIP1是通过26S蛋白酶体途径降解的。在烟草中共表达SDIR1和SDIP1,SDIR1对SDIP1的RNA水平没有显著影响,但会促进SDIP1的蛋白量减少:同时,生化实验证明SDIR1能够在体外泛素化SDIP1。综合以上结果,我们推断SDIP1是SDIR1的底物蛋白。在ABA处理及盐胁迫表型上,SDIP1过表达植物与sdir1突变体相似,而SDIP1RNAi植物与SDIR1过表达植物表型类似,这进一步说明SDIP1是SDIR1的底物蛋白。但与SDIR1不同,SDIP1表达量的改变并没有显著影响植物叶片失水速率。ABA处理条件下,SDIP1负调控ABI5的表达,而对ABF3、ABF4表达没有明显影响。结果揭示SDIR1/SDIP1复合物可能只对SDIR1在ABA和逆境信号通路中的部分功能起调控作用。总结以上的实验结果,我们发现了SDIR1调控的ABA通路中的一个新的组分SDIP1。SDIR1通过泛素降解SDIP1而正调控ABI5表达,从而提高植物对ABA的敏感性并削弱植物对盐胁迫的耐性。