【科技】上海生科院揭示蓝光和环境温度协同调控植物下胚轴伸长机制

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12月22日，《美国科学院纪要》( pnas )杂志由中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所刘宏涛课题组主持

隐孢子素cry是与光解酶相似的蓝色光受体，在模型植物拟南芥中的第一个功能是控制下胚轴伸长和光周期诱导的开花时间。 在cry1控制下胚轴伸长的分子机制尚不清楚，也没有报告blu-ray依赖型与cry1结合的转录因子。 光和环境温度作为最重要的两个环境信号对植物的生长及其地理分布有重要的影响。 光和环境温度这两个重要的环境信号如何相互作用，共同控制植物的发育还需要进一步研究。

刘宏涛研究小组的研究表明，在模型植物拟南芥中，蓝光抑制温度上升，下胚轴伸长，同时这个过程依赖于cry1。 cry1对温度响应很重要，cry1缺失突变体对温度上升很敏感，温度上升时胚轴伸长更明显。 cry1过表达转基因株对温度变化不敏感。 pif4是红色光受体phyb的结合蛋白，也是温度信号的重要因素。 而且，明确了cry1通过与pif4以蓝色光依存的形式结合，控制pif4在高温条件下的转录活性。 cry1-pif4通过控制温度上升时生长素合成基因yuc8的表达，控制生长素合成及下胚轴伸长。 cry1通过与pif4的相互作用直接与yuc8等基因的启动子结合，直接控制基因表达，实现环境信号对基因表达的迅速控制。 以上结果证明，pif4是蓝色光、红色光和温度信号路径相互作用的重要蛋白质，蓝色光、红色光和环境温度可以使用相同的转录因子pif4实现功能整合，协调控制植物的生长发育。

这项研究得到了国家自然科学基金委员会和中国科学院等项目的资助。