《Plant Physiology and Biochemistry》：Role of abscisic acid receptor PYLs in mediating stress resistance of
Zostera marina
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为解决海洋植物大叶藻在气候变化下面临的生存危机，本研究首次系统鉴定其ZosmaPYLs基因家族，揭示其通过ABA结合与PP2C互作调控胁迫响应，为海洋生态修复提供新靶点。成果发表于《Plant Physiology and Biochemistry》。
在全球气候变暖和人类活动加剧的背景下，海洋生态系统正面临前所未有的压力。作为“海洋草原”的重要组成，大叶藻（Zostera marina）虽能通过光合作用固碳、为海洋生物提供栖息地，却在海水升温、盐度波动等胁迫下出现大面积衰退。令人惊讶的是，这种无气孔的水生植物竟保留了陆地植物应对干旱的核心激素——脱落酸（ABA）的感知系统。科学家们不禁追问：在长期浸泡于高盐海水中的大叶藻体内，ABA信号通路究竟扮演着何种角色？其受体家族是否经历了适应性演化？这些问题的答案，或许能解开海洋植物逆境生存的分子密码。
为了回答这些科学谜题，山东中医药大学研究团队在《Plant Physiology and Biochemistry》发表论文，首次系统揭示了大叶藻ABA受体家族ZosmaPYLs的结构与功能。研究表明，ZosmaPYLs不仅具备ABA结合能力，还通过调控光合作用和抗氧化防御等途径，成为大叶藻适应海洋环境胁迫的“分子开关”。这一发现为理解海洋植物逆境适应机制提供了新视角，也为海草床生态修复提供了分子靶点。
研究人员采用多组学技术联用的策略，包括基因组学（基于Phytozome数据库的基因家族鉴定）、转录组学（NCBI数据库组织特异性表达分析）、蛋白质组学（AlphaFold结构预测与SPR结合动力学验证）及分子生物学技术（qRT-PCR、酵母双杂交）。样本来自中国水产科学研究院黄海水产研究所培育的大叶藻，经100 μM ABA处理12小时后进行多组学分析。
研究结果显示，大叶藻基因组中仅存在6个ZosmaPYLs成员，远少于陆地植物，且无基因重复事件，体现海洋环境下的适应性精简。系统发育分析表明，ZosmaPYLs与单子叶植物亲缘关系最近，但缺失一个亚群，提示功能特化。启动子分析发现所有成员均含ABA响应元件（ABRE），且组织表达具特异性：ZosmaPYL1/6在根叶富集，ZosmaPYL2/3在花器官高表达，ZosmaPYL5则组成型表达。分子对接与表面等离子共振（SPR）证实ZosmaPYLs与ABA结合亲和力差异显著，ZosmaPYL5亲和力最强（KD=1.626×10-6M），而ZosmaPYL4最弱（KD=3.249×10-3M）。酵母双杂交实验揭示ZosmaPYLs与ZosmaPP2C3/4存在ABA依赖/非依赖的互作网络，如ZosmaPYL1与PP2C3互作需ABA参与，而与PP2C4互作则否，体现调控复杂性。转录组分析显示ABA胁迫下叶片激活光合作用通路，根系富集ABC转运蛋白与抗氧化防御，且MYB、NAC转录因子调控ZosmaPYLs表达。生理指标证实ABA处理14天后叶绿素下降57%、海藻糖升高34%、丙二醛（MDA）上升34%，体现胁迫适应的代谢重构。
该研究首次构建了大叶藻ABA信号通路的完整调控网络，证实ZosmaPYLs通过“感知ABA→抑制PP2C→激活胁迫响应基因”的经典路径，在海洋环境中发挥核心作用。其基因家族精简、组织表达分化、结合亲和力梯度、互作模式多样等特征，共同构成大叶藻适应潮间带复杂环境的分子基础。研究不仅填补了海洋植物激素信号研究的空白，更提示通过调控ZosmaPYLs表达可能增强大叶藻抗逆性，为应对气候变化下的海草床退化提供了新策略。
