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植物所林荣呈研究组揭示光-温信号整合机制

对于植物而言,光照与温度是两个非常重要的环境因子。植物能精确感知光照的波长、强度、周期等参数,并依据其变化动态调整自身的生长发育。同样,非胁迫的环境高温也调节植物的形态建成和开花等生长发育进程。近年来的研究发现,植物对光照和温度的响应存在偶联关系,但只找到了少数蛋白质在两者信号整合中发挥作用。因此,寻找光-温信号的新组分并构建和完善其信号调控网络,对解析植物对光-温环境的响应与适应机制具有重要的科学意义,在农业生产中也具有潜在的应用价值


中国科学院植物研究所林荣呈研究组长期开展光信号转导与叶绿体发育的相关研究工作,近年来致力于挖掘和研究光信号转导的新因子。研究人员前期研究克隆了拟南芥EPP1基因,该基因编码的染色质重塑因子PKL能通过与多种不同转录因子互作抑制光形态建成及调控温度形态建成。近日,研究人员在前期工作基础上,克隆出EPP2基因。该基因编码一个转录辅助因子SEUSS(SEU)。研究发现,EPP2/SEU能够响应红光、远红光和蓝光等光信号,是植物光形态建成的负向调控因子;同时,EPP2/SEU能调控对环境高温(28°C)的生理反应,是温度形态建成的正向调控因子。进一步研究发现,SEU全长蛋白具有转录抑制活性,但因其C端具有很强的激活能力,不仅能与光-温信号的关键转录因子PIF4直接相互作用,也可以结合到多个参与生长素合成及信号转导基因的启动子上并激活其表达;SEU结合下游基因不依赖于PIF4,而PIF4激活相关基因的表达则依赖于SEU;SEU的突变能够导致生长素含量显著下降,表明其通过调控生长素的合成而影响形态建成。

 

该研究发现了光信号与温度信号整合的新因子SEU,揭示了SEU通过与PIF4互作形成转录调控复合物,对生长素合成与信号相关的靶基因进行调节,从而改变植物体生长素的含量和信号过程,实现对生长发育的调控,使植物更好地适应光-温环境

 

该成果于2018年5月4日在线发表于国际学术期刊Molecular Plant。林荣呈研究组助理研究员淮俊玲和博士研究生张鑫裕为共同第一作者,林荣呈为通讯作者。该研究得到了农业部、科技部和基金委等项目的资助。




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