细胞分裂素与脱落酸互作调控拟南芥种子萌发的分子机理研究

种子萌发是植物生长发育的基础，该生理过程受到包括脱落酸（ABA）、赤霉素（GA）以及细胞分裂素等植物激素的调控。ABA抑制种子萌发，而GA和细胞分裂素促进种子萌发。在拟南芥中，细胞分裂素能够拮抗ABA对于种子萌发的抑制作用，但这种互作的分子机理未知。我们发现细胞分裂素能够诱导ABA信号通路中一个关键调控基因CIA1（Cytokinin-induced ABA-component1）的表达，而cia1突变体在种子萌发过程中对细胞分裂素不敏感，暗示CIA1基因在细胞分裂素拮抗ABA的过程中具有关键调控作用。我们拟以CIA1基因为切入点，解析细胞分裂素调控CIA1基因表达的分子机理，并初步阐明细胞分裂素与ABA互作调控拟南芥种子萌发的分子机制。

在高等植物中，种子萌发后的生长过程中，叶子转绿是一个关键的发育事件，它标志着幼苗开始具有光合作用的能力。植物激素脱落酸能够响应体内和外界环境各种因素，在抑制种子萌发和萌发后生长的过程中起到关键作用，已有的研究表明转录因子ABI5是该过程中的关键调控因子，而细胞分裂素能够通过拮抗脱落酸来促进种子的萌发。但这种拮抗作用的分子机理尚不明了。本研究中，我们发现细胞分裂素对脱落酸的拮抗作用特异的发生在子叶转绿过程中，而对种子的萌发影响不大。我们的研究表明，细胞分裂素对脱落酸的拮抗作用依赖于细胞分裂素信号途径。涉及这一过程的细胞分裂素信号转导途径的组分包括细胞分裂素受体AHK4，磷酸转运蛋白AHP2，AHP3，AHP5和B型反应调节子ARR12。遗传学的证据表明ARR12作用于ABI5的上游，在子叶转绿的过程中起正调控作用。进一步的研究证明，细胞分裂素在转录水平上对ABI5没有显著影响，但能够通过细胞分裂素信号依赖的方式促使ABI5蛋白通过26S蛋白酶体途径降解。我们的研究揭示了细胞分裂素通过促进ABI5蛋白降解而拮抗脱落酸信号，进而调控种子萌发后生长发育的一条遗传途径。