CellPress细胞科学 2026-11-11 22:54:36
交叉学科
Interdisciplinary
近日，北京农学院与沈阳农业大学合作在Cell Press细胞出版社旗下期刊iScience发表“Stomatal cytokinesis defective2-dependent endocytic vesicular trafficking of abscisic acid”研究论文，首次提供荧光成像可视化证据证明：植物逆境激素脱落酸（ABA）可通过网格蛋白介导的内吞作用（CME），绕过载体运输可直接"打包"进入细胞并聚集网格蛋白包被的囊泡（CCVs）中，这一过程受关键蛋白 SCD2 (stomatal cytokinesis defective 2)严格控制。其中，SCD2通过直接结合ABA并与网格蛋白共定位驱动的“ABA-内吞复合体”（类似装货）和“ABA-CCV复合体”（类似集装箱）是“ABA自我摄入”的核心机制 （图1）。研究为理解植物“发育与适应”的快速精准平衡调控打开了新大门。
论文由北京农学院沈元月教授联合沈阳农业大学王爱德教授共同完成，沈阳农业大学博士生鲁倩为第一作者。
图1.ABA整合SCD2介导的CME和CCVs自转运模式图
ABA是调控植物种子休眠、气孔开闭、根系发育和果实成熟的关键激素。ABA生理功能的行使需要从合成部位运输到作用部位。过去的研究主要集中在载体转运机制上，但囊泡运输介导的ABA运输一直是植物学界的未解之谜。
为了可视化看到ABA转运过程，团队首先通过化学合成方法制备了生物素化ABA（bioABA）荧光探针，并证实bioABA不仅具有ABA的生理活性，而且能够与SCD2特异性结合，结合部位主要在SCD2的C端，其中第380位的赖氨酸是结合ABA的关键位点。
借助共聚焦激光扫描显微镜，研究团队在过表达SCD2-GFP的转基因拟南芥根细胞中，同时观察到了三种荧光信号：bioABA标记的蓝色荧光、FM4-64囊泡标记的红色荧光以及SCD2蛋白标记的绿色荧光。三种荧光信号在网格蛋白包被囊泡（CCVs）中实现了精准共定位-叠加白光。这是国际上首次在亚细胞水平上直接观察到ABA在CCVs中的分布。
基于以上发现及实验室前期研究成果[1-4]，团队提出了一个植物生长与适应的双层调控模型：在低ABA水平下，SCD2介导的内吞运输促进细胞分裂和膨大及植物生长；当环境胁迫或果实成熟导致ABA水平升高时，ABA与SCD2结合并触发自身的内吞摄入，进而激活下游至少两条ABA信号通路（ABA-PYL-PP2C-SnRK2.6与ABA-ABAR-RIPK1），其中蛋白激酶-磷酸酶（RIPK1/SnRK2.6-PP2Cs）耦合的信号缩放（油门-刹车）是细胞ABA信号整合及植物发育适应的关键环节 （图2）。总之，同载体ABA运输“单兵作战”模式相比，囊泡运输ABA属于“集团作战”模式，转运效率更高。
图2.ABA-SCD2介导的两条ABA信号通路囊泡转运整合模型
综上所述，该研究首次将ABA整合到SCD2介导的CME和CCVs运输体系中，并通过调控气孔大小、糖积累代谢和花色苷合成等初生代谢和次生代谢过程，促进了作物生存及果实产量品质协同提升。
该研究得到了国家自然科学基金重点项目（32030100）和辽宁省果树采后生物学重点实验室的资助。
团队相关研究成果背景简介：早期在草莓果实中通过脱落酸受体ABAR诱饵及酵母双杂交筛库鉴定到了成熟调控蛋白RRP1(ripening-regulated protein; Shen et al., 2012, GenBank: JQ619656.1), 与拟南芥SCD2 (McMichael et al. Plant Cell. 2013, 25:3910-3925)高度同源。SCD2/RRP1通过整合两条ABA信号调控了气孔运动及果实成熟[1-4]。
参考文献（上下划动查看）
1.Hou B, Shen Y. A Clathrin-related protein, SCD2/RRP1, participates in abscisic acid signaling in Arabidopsis. Front Plant Sci. 2020 Jun 18;11: 892.
2.Li J, Shen Y. A clathrin-related protein FaRRP1/SCD2 integrates ABA trafficking and signaling to regulate strawberry fruit ripening. J Biol Chem. 2023 Oct;299(10):105250.
3.Chen X, Gao J, Shen Y. Abscisic acid controls sugar accumulation essential to strawberry fruit ripening via the FaRIPK1-FaTCP7-FaSTP13/FaSPT module. Plant J. 2024 Aug;119(3):1400-1417.
4.Huang F, Sun M, Yao Z, Zhou J, Bai Q, Chen X, Huang Y, Shen Y. Protein kinase SnRK2.6 phosphorylates transcription factor bHLH3 to regulate anthocyanin homeostasis during strawberry fruit ripening. J Exp Bot. 2024 Sep 27;75(18):5627-5640.
相关文章信息
论文原文刊载于Cell Press细胞出版社
旗下期刊iScience
▌论文标题：
Stomatal cytokinesis defective2-dependent endocytic vesicular trafficking of abscisic acid
▌论文网址：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004226026945
▌DOI：
https://doi.org/10.1016/j.isci.2026.117316
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发布时间：2026-11-11 17:02:40
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