黃烯教授課題組揭示紫外光受體調(diào)控植物發(fā)育的新機(jī)制
2016年10月15日，我院黃烯教授課題組在Cell旗下國(guó)際知名植物學(xué)期刊《Molecular Plant》上發(fā)表了題為“Dual-source nuclear monomers of UV-B light receptor direct photomorphogenesis in Arabidopsis”的研究論文（封面文章），報(bào)道了紫外光受體調(diào)控植物發(fā)育的最新研究進(jìn)展。
光是自然界中影響動(dòng)植物生命活動(dòng)最重要的環(huán)境因子之一。對(duì)于植物而言，光不僅為光合作用提供能量，也作為一種信號(hào)因子調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的諸多過(guò)程。然而20世紀(jì)70年代以來(lái)，環(huán)境污染引發(fā)臭氧層變薄，紫外輻射增強(qiáng)已嚴(yán)重影響到人類(lèi)健康與生態(tài)環(huán)境。黃烯教授課題組在前期工作中建立了新型的紫外光控植物發(fā)育體系，致力于發(fā)掘紫外光照促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育的有利潛能，以推動(dòng)光能源科學(xué)有效的利用。
作為“破譯”光信息的第一步，植物如何利用它們的“眼睛”——光受體蛋白感知并傳遞光信號(hào)，是光生物學(xué)領(lǐng)域的核心問(wèn)題。本研究中，黃烯教授課題組發(fā)現(xiàn)擬南芥紫外光受體UVR8蛋白響應(yīng)紫外光照射后，僅以單體形式在細(xì)胞核中積累；接著利用誘導(dǎo)型蛋白定位系統(tǒng)揭示了在植物幼苗進(jìn)行紫外光形態(tài)建成的發(fā)育過(guò)程中，UVR8發(fā)揮生理活性需同時(shí)滿足三個(gè)條件，即光照激活、單體化與細(xì)胞核定位，缺一不可；隨后利用一系列生化實(shí)驗(yàn)，闡明了細(xì)胞核內(nèi)UVR8單體的雙源累積途徑，并構(gòu)建了紫外光受體亞細(xì)胞定位的動(dòng)態(tài)工作模型：為快速響應(yīng)短時(shí)紫外光的照射，細(xì)胞核內(nèi)“庫(kù)存”的少量UVR8同源二聚體迅速轉(zhuǎn)換為單體，以高效啟動(dòng)光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；隨著紫外光照時(shí)間增長(zhǎng)，細(xì)胞質(zhì)中UVR8發(fā)生單體化并遷移入細(xì)胞核，補(bǔ)充核內(nèi)“庫(kù)存”來(lái)維持紫外光的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。同時(shí)，該研究也發(fā)現(xiàn)了兩類(lèi)參與紫外光信號(hào)通路的關(guān)鍵因子COP1和RUP1/2分別能夠促進(jìn)與抑制該過(guò)程，實(shí)現(xiàn)紫外光信號(hào)在細(xì)胞內(nèi)的協(xié)調(diào)傳遞。這項(xiàng)研究首次在生化層面與亞細(xì)胞水平上解析了植物紫外光受體調(diào)控光形態(tài)建成的功能機(jī)制。
該論文的第一作者為博士研究生錢(qián)崇禎，通訊作者為黃烯教授，課題組研究生毛偉偉、劉燕、任慧、新加坡國(guó)立大學(xué)On Sun Lau博士及生科院歐陽(yáng)鑫昊老師均對(duì)本研究有重要貢獻(xiàn)。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)等的資助。
文章鏈接：http://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(16)30230-1
（生科辦）
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