植物激素脱落酸(ABA)在非生物胁迫下积累以重塑植物的水分关系和发育。植物的决策是分散的，而不是集中协调的，但是为了生存和克服缺水等压力，还必须系统地协调响应。ABA在各种局部水分胁迫下系统积累，以协调复杂且通常较大的形态反应。例如，当根系遭受低水分胁迫时，ABA会关闭叶片上气孔，以限制系统水分损失。有趣的是，叶片水分流失可以引起根系生长响应和结构的变化，在拟南芥中，通过增加的气流增加蒸腾作用会产生更大的根系，相对湿度(RH) 低可以促进许多物种的根系生长。尽管分子机制尚不清楚，但已经提出ABA作为脱水信号，可能协调这些根生长反应。ABA生物合成、代谢和易位的位点是深入研究的主题，但由于在组织或细胞尺度上量化ABA积累和消耗的工具的限制，进展受到阻碍，在组织或细胞尺度上，控制ABA动态的调节决策是做出灵敏的报告器，特别是荧光共振能量传递(FRET)生物传感器，用于激素、第二信使和代谢，正在彻底改变植物的发育、信号和光合作用研究。这些生物传感器是在高时空分辨率下量化体内代谢物的有力工具，包括变化环境条件下的植物激素。然而，现有的ABA FRET生物传感器，在信噪比或亲和力方面缺乏充分的优势，无法轻松量化ABA。

近日，Nature Plants杂志在线发表了英国塞恩斯伯里实验室James Rowe 团队题为“Next-generation ABACUS biosensors reveal cellular ABA dynamics driving root growth at low aerial humidity”的研究论文, 他们开发了新一代ABA荧光共振能量转移(FRET)生物传感器—ABACUS2，具有高亲和力、高信噪比和正交性的特点，可用来揭示拟南芥内源ABA模式。

在ABAleons和ABACUS1生物传感器中，ABA感受结构域通过连接物连接到一对荧光蛋白 (FP)上。这些FP之间的取向和距离决定了激发能量通过FRET从供体FP转移到受体FP21。配体诱导的感受域构象变化改变了FPs的相对位置，这可以通过激发供体并测量相对受体和供体发射的变化（发射比变化）来检测。ABAleons是负比值变化生物传感器，对内源ABA浓度敏感，但信噪比较差。ABACUS1s呈正比值变化，信噪比高，但对内源性ABA14的敏感性较差。理想的生物传感器是正交的，与内源性信号的相互作用最小，反之亦然。ABAleons具有强烈的ABA低敏表型，而ABACUS1s具有轻微的ABA超敏表型。他们以ABACUS1–2µ 为基础，在酵母裂解物或纯化蛋白中筛选了数十种ABACUS变体，其中PYL1 R143S产生了最高的比值变化生物传感器，具有适合植物研究的ABA敏感性，他们将其命名为ABACUS2，并设计了具有高灵敏度、发射比变化和正交性的新一代生物传感器。

 在该研究中，他们通过nlsABACUS2生物传感器绘制了高分辨率的应激诱导ABA动态图，以揭示局部和系统ABA功能的细胞基础。叶片湿度降低时，根细胞在伸长区积累ABA，韧皮部转运ABA。韧皮部ABA和根系ABA信号都是维持低湿条件下根系生长所必需的。ABA协调根系对叶面胁迫的响应，使植物能够维持深层土壤的觅食以吸收水分。

远端和局部ABA处理及局部非生物胁迫对ABA积累的响应

叶片湿度降低诱导根系ABA积累和根系生长

文章来源：植物生物技术Pbj