北京大学生命科学学院研究团队发现光调控植物发育重要信号通路

北京大学生命科学学院研究团队发现光调控植物发育重要信号通路

光提供了植物生长发育所需要的能量，同时光又是一种极其重要的信号，可以调控种子萌发、幼苗形态建成、开花等重要植物生长发育过程。幼苗的形态建成，对于植物是否能正常发育，能否存活都至关重要。深入了解光如何调控植物幼苗形态建成，有助于理解植物对环境的反应以及优化农业生产。

基于一系列遗传筛选实验，人们鉴定并且克隆了一类称为CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENESIS/DE-ETIOLATED/FUSCA（COP/DET/FUS）的基因，这些因子的突变体在暗环境中就可以呈现光形态建成的表型。此外，通过筛选与光受体相互作用的因子，人们发现了一类被称为Phytochrome Interacting Factor（PIF）的因子。进一步的研究表明PIF1、PIF3、PIF4和PIF5的四突变体（pifq）在暗环境中也具有光形态建成表型。这两类因子均被称为光形态建成的抑制因子，它们对于维持幼苗出土前在暗中的正确生长起着决定性作用。在过去的十几年中，人们对于这两类因子如何协同调控植物发育很感兴趣，然而其调控机制一直不清楚。

北京大学生命科学学院邓兴旺、陈浩东研究团队通过一系列分子生化研究发现，DE-ETIOLATED 1（DET1）可以与PIF1，PIF3，PIF4以及PIF5直接相互作用，进而稳定这些PIFs蛋白，共同维持植物在暗环境中的形态建成。遗传以及转录组分析发现，PIFs蛋白位于DET1的下游，通过调控一系列与光形态建成相关基因的表达，从而在暗中发挥抑制植物光形态建成的功能。见光之后，光信号通过多个层次的调控，快速解除这两类因子的抑制作用，使得植物可以迅速实现光形态建成，开始光合自养的生命进程。该发现大大深化了以往对于两类光形态建成抑制因子COP/DET/FUS和PIFs如何协同调控植物幼苗发育的认识。

上述成果于2014年9月23日在线发表于著名植物学杂志The Plant Cell上，题目是Arabidopsis DE-ETIOLATED1 Represses Photomorphogenesis by Positively Regulating Phytochrome-Interacting Factors in the Dark。该论文的第一作者是博士研究生董杰，通讯作者是陈浩东副研究员。此项工作得到了国家自然科学基金委员会、科技部、农业部、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室、与北大-清华生命科学联合中心的资助。

编辑：未天

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