上海生科院揭示藍光和環境溫度調控植物下胚軸伸長機制

　　12月22日，《美國科學院院刊》（PNAS）雜志在線發表了中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所劉宏濤課題組題為Cryptochrome 1 interacts with PIF4 to regulate high temperature mediated hypocotyl elongation in response to blue light 的研究論文，揭示了兩個關鍵環境信號藍光信號和環境溫度信號協同調控擬南芥下胚軸伸長的分子機制。

　　隱花素CRY是光裂解酶類似的藍光受體，在模式植物擬南芥中的主要功能是調控下胚軸伸長和光周期誘導的開花時間。CRY1調控下胚軸伸長的分子機制尚不清楚，也一直沒有以藍光依賴形式與CRY1結合的轉錄因子被報道。光和環境溫度作為最重要的兩種環境信號，對植物的生長發育及其地理分布具有非常重要的影響。光和環境溫度這兩種重要的環境信號如何相互作用進而協同調控植物發育亟待進一步研究。

　　劉宏濤研究組研究發現在模式植物擬南芥中，藍光抑制溫度升高引起下胚軸伸長，并且這一過程依賴于CRY1。CRY1對溫度響應至關重要，CRY1 缺失突變體對溫度升高更敏感，在溫度升高時下胚軸伸長更顯著。而CRY1過表達轉基因植株則對溫度變化不敏感。PIF4是紅光受體PHYB的結合蛋白，也是溫度信號的關鍵因子。進一步的研究表明CRY1通過與PIF4以藍光依賴的形式結合而調控PIF4 在高溫條件下的轉錄活性。CRY1-PIF4通過調控溫度升高時生長素合成基因YUC8的表達，調控生長素合成及下胚軸伸長。CRY1通過與PIF4相互作用而直接結合到YUC8等基因的啟動子上直接調控基因表達，以實現環境信號對基因表達的快速調控。以上結果說明PIF4是藍光、紅光和溫度信號通路相互作用的關鍵蛋白，同時也表明，藍光、紅光以及環境溫度可以通過使用同一個轉錄因子PIF4實現功能整合，協同調控植物生長發育。

　　該研究得到了國家自然科學基金委員會和中國科學院等項目的資助。

上海生科院揭示藍光和環境溫度協同調控植物下胚軸伸長機制