泛素连接酶E3 PtrRZFP1通过调控PtrPP2C蛋白的稳定性增强杨树抗旱性

杨树被广泛种植,并用于造林和再造林。然而,它们的成功建立在很大程度上取决于环境条件以及它们对非生物胁迫和生物胁迫的抵抗力。全球变暖导致的局部缺水将危及整个森林生态系统,导致木材产量和质量下降。ABA信号转导途径主要参与植物应对干旱胁迫的响应。尽管这一途径在模式植物拟南芥中得到了充分的解析,但对其在木本植物中的分子调控机制还知之甚少。在本研究中,在杨树中新发现了一个类似C3H2C3 的环状锌指蛋白 1(PtrRZFP1),它编码一种泛素连接酶E3,并参与蛋白质的泛素化过程。PtrRZFP1 主要在细胞核和内质网中发挥作用,在干旱和ABA作用下被激活表达。此外,OXPtrRZFP1转基因杨树的抗旱性增强,而 KO-PtrRZFP1 转基因杨树对干旱更为敏感。同时,PtrRZFP1 能够正向调控ABA信号通路。在PEG和ABA处理下,PtrRZFP1 通过促进了气孔保卫细胞中NO和H2O2 的产生,最终加速气孔的关闭,提高杨树的抗旱性。此外,PtrRZFP1 与ABA信号的负调控因子PtrPP2C在物理上相互作用,并通过泛素化-26S 蛋白酶体途径介导其泛素化修饰和最终的降解。而 OXPtrPP2C 转基因植物表现出与OXPtrRZFP1 相反的表型,对ABA不敏感,并且不抗旱。总的来说,PtrRZFP1 可以负向调节PtrPP2C的稳定性,进而增强杨树的抗旱性。本研究结果将为多年生木本植物耐旱性状的定向育种提供理论框架。