植物如何維持光熱響應平衡


 
植物如何維持光熱響應平衡  
 

本報訊 高溫、暴曬,讓人受不了,其實植物也不喜歡。但是植物如何感受外界環境的變化?如何調節自身做出適應性改變,保護自己并維持正常生長?7月15日,《自然—通訊》在線發表了山東農業大學生命科學學院倪敏課題組的研究論文。他們發現,植物生物鐘核心因子CCA1/LHY蛋白與SHB1蛋白相互作用,通過調控PIF4基因表達維持植物光響應的平衡狀態。

CCA1是植物生物鐘核心振蕩器中的關鍵因子,參與調控植物生長發育;SHB1參與調控植物光信號轉導與種子胚乳的發育,并最終影響種子的大??;PIF4則是光信號轉導過程中關鍵的負調控因子。

之前的研究表明,正調控因子如光敏素接收到光信號之后,迅速通過泛素化途徑降解PIF4蛋白,以達到促進植物光形態建成的目的。但此前尚不清楚這種降解機制是否存在一種反饋調節模式。

倪敏團隊以模式植物擬南芥為載體,從分子、生化以及遺傳角度分析了SHB1-CCA1/LHY復合體在紅光條件下調控PIF4基因表達的機制。結果發現,在早上,高水平表達的CCA1通過結合PIF4基因的啟動子,將生物鐘信號整合入PIF4介導的信號轉導途徑,進而招募SHB1至PIF4基因的啟動子上,特異性地上調PIF4基因表達,維持PIF4基因的節律表達模式,并在一定程度上減弱植物的光響應,以維持植物光形態建成的平衡狀態。

此外,研究還發現,隨著白天溫度的升高,SHB1通過上調PIF4基因的表達,可以增強植物的熱形態建成,有助于保障植物在強光、高溫條件下正常生長發育。

倪敏指出,該項研究揭示了一種維持植物光形態建成平衡的反饋調節模式,在作物生長發育過程中,有助于維持其適度的光、熱響應。(李晨 翟榮惠

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