干旱是威胁植物生存的最严峻挑战之一。ABA与JA通过协同作用正向调控植物抗旱性，但二者在干旱响应中的协同机制仍不明确。

近期，浙江大学喻景权院士团队，朱常安博士在Plant Biotechnology Journal期刊上发表题为“ERF.D2 negatively controls drought tolerance through synergistic regulation of abscisic acid and jasmonic acid in tomato”的文章。该研究发现了在番茄耐旱过程中，乙烯响应因子（ERF.D2）的Ser-52位点被钙依赖性蛋白激酶27（CPK27）以ABA依赖性方式磷酸化，随后经历PUB22介导的泛素化降解。ERF.D2的降解导致JA生物合成基因（烯丙稀氧化物环化酶（AOC）和12-氧代植物二烯酸还原酶3（OPR3））的转录水平和内源性JA浓度升高，从而增强番茄的抗旱性。这些发现为理解ABA与JA在番茄抗旱过程中的协同作用机制提供了新视角。拜谱生物为该研究成果提供了蛋白互作组、磷酸化修饰组检测分析服务。

英文标题：ERF.D2 negatively controls drought tolerance through synergistic regulation of abscisic acid and jasmonic acid in tomato （Plant Biotechnology Journal IF：10.5）

中文标题：ERF.D2通过协同调控脱落酸和茉莉酸负向调控番茄的抗旱性

客户单位：浙江大学

研究材料：番茄蛋白冻干粉

拜谱提供技术：蛋白互作组、磷酸化修饰组

技术路线：

研究结果

01、ERF.D2是CPK27的靶点，负调控番茄的耐旱性

构建ERF.D2敲除突变体（erf.d2）和过表达株系（OE-ERF.D2），干旱处理后，erf.d2突变株损伤更轻，过表达株抗旱能力降低（图1a）且离体叶片表现更高的水分流失率（图1b）。通过Y2H、co-IP、LCI等实验证明，ERF.D2与CPK27直接发生相互作用，且ABA处理显著增强互作强度（图1c-e）。另外通过体外降解实验和MG132抑制剂处理等实验证明ABA通过增强CPK27与ERF.D2的互作，促进ERF.D2经泛素化途径降解（图1f-i）。

图1 ERF.D2是CPK27的靶点，负调控番茄的耐旱性

02、CPK27磷酸化ERF.D2以控制其蛋白质稳定性

鉴于CPK27具有蛋白激酶功能，免疫沉淀和Phos-tag免疫印迹实验表明，CPK27可使ERF.D2蛋白磷酸化，ABA可进一步提高ERF.D2的磷酸化水平（图2a-c）。将MBP-ERF.D2与His-CPK27进行体外磷酸化反应后进行磷酸化修饰组分析。Ser-47和Ser-52被鉴定为潜在的磷酸化位点。点突变验证发现ERF.D2中的Ser-52是由CPK27磷酸化的主要位点（图2d），并且ERF.D2S52A的降解率显著降低（图2e-f）。

图2 CPK27磷酸化ERF.D2以控制其蛋白质稳定性

03、PUB22介导磷酸化ERF.D2的泛素化降解

干旱胁迫下ERF.D2蛋白含量降低（图3a-b)，且外源性ABA处理显著降低了ERF.D2蛋白水平（图3c-d）。通过蛋白互作组发现关键E3连接酶PUB22，PUB22突变体表现出更明显的抗旱敏感性，而且ERF.D2蛋白能通过ABA依赖性方式直接与PUB22相互作用。表达CPK27时，PUB22介导的ERF.D2泛素化作用显著增强，磷酸化模拟形式的ERF.D2S52D显示出更高的泛素化水平，而ERF.D2S52A时，PUB22介导的泛素化作用几乎完全被阻断（图3e-g）。抑制剂MG132处理，ERF.D2-GFP蛋白的积累量显著增加（图3i-j）。

图3 PUB22介导磷酸化的ERF.D2泛素化降解

04、ERF.D2抑制AOC和OPR3的表达，负调控干旱诱导的茉莉酸生物合成

对ERF.D2突变株和对照株进行7天缺水处理，并进行转录组测序。在ERF.D2突变株中，有4713个基因被上调，4226个基因被下调（图4b）。其中1155个基因只在ERF.D2突变株的干旱处理中上调（图4c），这些基因富集于伤口反应、茉莉酸合成、脂质代谢以及茉莉酸反应等生物学过程（图4d）。在与JA合成相关的基因中，AOC和OPR3的表达水平明显高于其他基因（图4e），并得到验证（图4f-g）。在后续实验中证明了ERF.D2与AOC和OPR3启动子相互作用。

图4 ERF.D2抑制AOC和OPR3的表达，负调控干旱诱导的茉莉酸生物合成

文章小结

本研究揭示了ERF.D2在ABA与JA干旱胁迫互作中的关键枢纽作用。ABA激活的CPK27介导的ERF.D2磷酸化过程，增强了其被PUB22泛素化的效率，降低其抑制茉莉酸生物合成的作用，从而提升番茄抗旱能力（图5）。

图5 ABA-ERF，D2-JA调控植物抗旱应激模型

拜谱小结

本研究首次揭示了ERF.D2作为ABA与JA信号交叉的关键节点，阐明“ABA诱导ERF.D2磷酸化-泛素化降解-JA合成增强”的协同机制。该研究成果中拜谱生物为其提供蛋白互作组、磷酸化修饰组的检测与分析。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司，可提供完善成熟的蛋白质组学、修饰组学、代谢组学、转录组学等多组学产品技术服务体系，整合多组学数据进行深入挖掘分析，全面解析机制机理等，助力高分文章发表。欢迎咨询！

参考文献：Zhu C, Li X, Zhang M, et al. ERF.D2 negatively controls drought tolerance through synergistic regulation of abscisic acid and jasmonic acid in tomato. Plant Biotechnol J. Published online May27, 2025. doi:10.1111/pbi.70157