植物在自然环境中既要持续生长，又要应对干旱等逆境胁迫。如何在“快速生长”和“抗旱存活”之间动态切换，是植物适应复杂气候环境的关键问题。近日，OB体育（中国）官方网站-OBSPORTS生物科学与技术学院、林木遗传育种全国重点实验室杜庆章教授团队在Genome Biology发表研究论文，揭示了ABA信号“分子变阻器”PtoAG1协调杨树生长与干旱适应的分子机制。
研究团队以我国北方重要乡土树种毛白杨为材料，结合自然群体资源、连续8年大田生长数据和种源地气候因子，发现水分条件是影响毛白杨径向生长和地理适应的重要环境因素。通过群体基因组学、全基因组关联分析和基因组-环境关联分析，团队鉴定到多个同时关联生长与气候适应的遗传位点，并进一步通过QTL精细定位锁定主效位点qAG1，克隆到关键基因PtoAG1。
PtoAG1编码HD-ZIP II家族转录因子。在毛白杨自然群体中，PtoAG1存在天然移码突变，导致蛋白提前终止并丧失DNA结合能力。转基因验证进一步表明，PtoAG1敲除促进形成层活动和木质部发育，而过表达则抑制次生生长，却显著提高干旱耐受性。
机制上，PtoAG1连接了ABA与细胞分裂素两类激素信号。研究发现，PtoAG1可直接结合并抑制细胞分裂素响应基因PtoRR12和ABA通路转录因子PtoAREB3的启动子。PtoAG1通过抑制PtoRR12，解除其对PtoSnRK2.2-PtoAREB3信号轴的限制，实现ABA信号放大；同时又直接抑制PtoAREB3，避免ABA反应过度累积。
研究还发现，qAG1区间内相邻的R2R3-MYB转录因子PtoMYB84是启动PtoAG1的上游因子。PtoMYB84与PtoAG1位于同一紧密连锁区间，二者敲除后均表现出生长增强表型。干旱胁迫下，PtoSnRK2.2磷酸化PtoMYB84，进一步增强其对PtoAG1的激活，由此形成“PtoSnRK2.2-PtoMYB84-PtoAG1-PtoRR12-PtoAREB3”调控回路，使植物既能快速启动抗旱响应，又能维持信号稳态。
MYB84-AG1模块在双子叶植物中具有保守性，并在拟南芥、水稻和番茄中表现出可验证的功能效应。AG1同源基因敲除可增强营养生长，过表达则提升干旱耐受性。
这一研究为精准育种提供了新的方向。对于水分充足地区，可通过弱化该模块释放生长潜力；对于干旱频发地区，则可通过适度增强其功能提升抗逆性。更重要的是，这项研究不仅为林木改良提供了候选靶点，也为植物抗旱育种和植物应答网络研究提供了可推广的范例，展示了基础研究如何为未来育种创新打开新路。
本论文第一作者是博士后吕晨飞、博士生何玉玲和张东海。通讯作者是杜庆章教授。张德强教授为本研究提供了学术指导，李中海教授、赵瑞副教授、杜亮副教授、权明洋副教授、肖亮副教授、李金龙讲师、山东农业大学刘丽君教授、李鹏副教授、河南农业大学卢文杰教授在研究设计和论文完善过程中给予了宝贵建议；博士毕业生周嘉旋、黄瑞及团队多名研究生参与了该研究实验与数据分析工作。该研究工作受到中央高校青年教师科研创新能力支持项目（ZYGXQNJSKYCXNLZCXM-A1P）、国家自然科学基金面上项目（No. 32471903）、中央高校优秀青年团队项目（QNTD202501）、北京市科技新星交叉项目（NO. 20250484821）、山东省重点研发计划项目（NO. 2025LZGC029）及国家重点研发计划青年科学家项目（No. 2021YFD2200800）等联合资助。
