生科院朱自強(qiáng)副教授在《自然》子刊《自然-植物》發(fā)表文章
光既為植物光合作用提供能量，又是調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要外源信號(hào)分子。最常見的光反應(yīng)是光對(duì)植物下胚軸伸長(zhǎng)的抑制，暗中生長(zhǎng)的植物下胚軸伸長(zhǎng)，而光下生長(zhǎng)的植物下胚軸明顯縮短。紅光/遠(yuǎn)紅光和藍(lán)光分別通過紅光/遠(yuǎn)紅光受體光敏色素(Phytochrome)和隱花色素(Cryptochrome)接收光并將光信號(hào)傳遞到光受體下游的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因表達(dá)，引起光反應(yīng)。過去的研究發(fā)現(xiàn)黑暗中bHLH類轉(zhuǎn)錄因子PIF蛋白活性高，調(diào)控與細(xì)胞伸長(zhǎng)相關(guān)的基因表達(dá)從而引起下胚軸伸長(zhǎng)。在紅光/遠(yuǎn)紅光照射條件下，光敏色素與PIF轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合后促進(jìn)PIF蛋白降解，從而解除PIF對(duì)細(xì)胞伸長(zhǎng)的促進(jìn)作用。但藍(lán)光是否通過PIF轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控下胚軸伸長(zhǎng)還不清楚。
美國索克研究所Joanne Chory院士實(shí)驗(yàn)室在研究低藍(lán)光照度下的植物避蔭反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)藍(lán)光受體隱花色素(CRY1/2)可以直接結(jié)合PIF轉(zhuǎn)錄因子并調(diào)控PIF的蛋白活性，該研究成果于2016年初發(fā)表在《細(xì)胞》雜志。與此同時(shí)，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所劉宏濤研究員課題組報(bào)道藍(lán)光可以抑制高溫對(duì)植物下胚軸伸長(zhǎng)的促進(jìn)作用，其機(jī)制也是通過隱花色素受體與PIF轉(zhuǎn)錄因子互作而實(shí)現(xiàn)，研究成果發(fā)表在2016年《美國科學(xué)院院報(bào)》。
這兩項(xiàng)獨(dú)立研究成果分別發(fā)現(xiàn)隱花色素可以與PIF轉(zhuǎn)錄因子互作，打破了傳統(tǒng)意義上認(rèn)為PIF只在紅光/遠(yuǎn)紅光下起作用的固有思維。此外隱花色素與PIF互作在低藍(lán)光照度下主要調(diào)控與植物細(xì)胞壁合成相關(guān)基因表達(dá)，而在高溫下調(diào)控生長(zhǎng)素合成相關(guān)基因表達(dá)，暗示隱花色素與PIF互作在不同環(huán)境條件下可能最后的信號(hào)輸出方式有所不同。
我校生科院朱自強(qiáng)副教授與美國加州大學(xué)洛杉磯分校林辰濤教授合作于2016年3月2日在《自然-植物》雜志發(fā)表“新聞-觀點(diǎn)”文章，提出了一種可能的工作模型解釋隱花色素與PIF在不同藍(lán)光強(qiáng)度與溫度下的作用方式。我們推測(cè)在高強(qiáng)度藍(lán)光照射或正常溫度條件下，隱花色素與PIF之間的蛋白相互作用強(qiáng)，隱花色素抑制PIF的轉(zhuǎn)錄因子活性從而抑制下游基因表達(dá)，使植物表現(xiàn)為縮短的下胚軸；而在低藍(lán)光照度或高溫條件下，隱花色素與PIF之間的蛋白相互作用變?nèi)?，從而提高了PIF活性激活下游基因表達(dá)，促進(jìn)下胚軸伸長(zhǎng)。這一模型是否正確還有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
《自然-植物》是自然出版集團(tuán)2015年新創(chuàng)刊的學(xué)術(shù)刊物，屬于《自然》學(xué)術(shù)期刊系列的姐妹刊物，主要發(fā)表植物學(xué)各領(lǐng)域的優(yōu)秀研究成果。朱自強(qiáng)副教授為該文章的通訊作者，我校為第一署名單位。
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