研究进展：单线态氧（1O2）是活性氧的一种，在叶绿体的类囊体膜中通过光合作用产生（产生路径如图1所示），特别是在荧光突变体的拟南芥中，由于叶绿素b的合成受阻，导致更多的1O2产生。这种活性氧能够对细胞膜、DNA、RNA和蛋白质等大分子造成氧化损伤，影响植物的正常生长，甚至导致植株死亡。ABI4（ABA INSENSITIVE 4）一种AP2/ERF型转录因子，它参与控制种子的萌发与休眠，并且可以响应1O2的信号传导。当植物受到环境压力，如强烈光照时，1O2的产生就会增加，ABI4启动一系列的基因表达变化来应对这种氧化压力。当1O2水平上升时，ABI4能够结合到特定基因的启动子区域，促进或抑制这些基因的表达，这些基因通常与植物的胁迫反应、细胞壁组织、激素调节、光合作用、气孔发育以及细胞死亡等过程相关。本文主要探讨了1O2和ABI4如何在转录和翻译重编程中协同作用导致植物停止生长或死亡。![]()
图1：在光合电子传递链（ETC）中产生单线态氧。
解决方案： EX1和EX2是细胞核编码的叶绿体蛋白，它们被鉴定为1O2的信号通。研究者提出了一个模型，将ABI4定位于WRKY转录因子和EX1与EX2蛋白的下游，在荧光突变体的拟南芥中，由于缺乏功能性的FLU蛋白，导致负反馈回路失效，从而在光照下产生过多的1O2，触发叶绿体到细胞核的逆行信号传导，这是植物细胞适应叶绿体胁迫的重要机制。ABI4参与了这一过程，它通过响应1O2信号，诱导细胞壁增厚和气孔发育缺陷（如图2所示），这可能有助于FLU基因对非生物胁迫（强光、渗透胁迫、干旱或盐度）的更强耐受性。此外，除了参与1O2信号传导外，ABI4还可以感知其活性氧，参与更广泛的活性氧信号网络。![]()
图2：1O2和ABI4调节基因表达并影响光照/黑暗循环下保持的flu植物气孔发育和细胞壁增厚的模型。
结论：ABI4是1O2信号传递中的关键因子，它通过调节基因表达来影响植物的生长和对逆境的响应。ABI4不仅参与了1O2的信号传递，还可能与其他ROS信号网络相互作用。研究还指出，ABI4在植物对生物和非生物胁迫的耐受性中可能扮演重要角色。此外，文献提出了未来研究的方向，包括进一步探索1O2依赖的叶绿体到核信号传递途径的数量、调控机制以及它们在植物胁迫耐受性中的相对贡献。这些发现为理解植物如何通过ABI4和1O2信号传递来适应环境变化提供了重要的分子机制，并为农业生物技术提供了潜在的应用前景。参考文献：Zhong-Wei Zhang. et al. The interplay of
singlet oxygen and ABI4 in plant growth regulation. Trends Plant Sci. 2024.
DOI：10.1016/j.tplants.2024.09.007.
