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邓兴旺/陈浩东团队发现光与赤霉素协同调控植物发育的新机制

植物发育同时受到外源环境和内源激素的调控。光和赤霉素分别是极其重要的环境因子和植物激素,它们都调控了植物的多个发育过程。光抑制植物胚轴的伸长,赤霉素却促进其伸长,两者作用相反。2008年,邓兴旺实验室发表在《Nature》杂志上的研究工作“Coordinated regulation of Arabidopsis thaliana development by light and gibberellins”表明,赤霉素信号通路中的核心抑制因子DELLA蛋白可以通过与能促进胚轴延伸的光信号核心转录因子PIF3相互作用,抑制PIF3结合到下游靶基因的启动子上,从而抑制植物胚轴伸长。由此,光可以通过促进PIF3蛋白降解来抑制胚轴伸长,赤霉素则通过降解DELLA蛋白进而释放PIF3来促进胚轴伸长。然而,DELLAPIFs蛋白之间是否还存在其他层次的调控机制并不清楚。

京大学巴黎人官网、生命科学学院邓兴旺/陈浩东团队近期研究发现,除了已有的调控模式,DELLA蛋白还可以通过泛素蛋白酶体途径促进PIFs蛋白的降解。并且,DELLA调控的PIFs蛋白降解与拟南芥幼苗下胚轴伸长受抑制的程度呈现了很好的相关性。进一步研究表明,DELLA可以同时通过结合和蛋白降解两个层次来抑制PIFs的活性,两个层次的抑制程度相当。该双重调控机制使得植物可以快速对环境信号做出响应,在昼夜节律生长等过程中发挥重要作用。本研究揭示了光和赤霉素协同调控植物发育的新机制,并且该双重抑制机制可能普遍存在于赤霉素与其他信号的协同作用中,这对理解多种环境与激素信号如何协同调控植物发育具有重要意义。


光与赤霉素信号因子协同调控植物胚轴伸长的分子机制

该工作于2016610日以“DELLA-mediated PIF degradation contributes to coordination of light and gibberellin signalling in Arabidopsis为题在线发表于《Nature Communications》。生命科学学院博士研究生李昆仑为该论文的第一作者,巴黎人官网教授邓兴旺和生命科学学院副研究员陈浩东为该论文的共同通讯作者,参与作者包括生命科学学院教授范六民等。该研究工作得到了国家自然科学基金、科技部国家重点基础研究发展计划(973计划)、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。原文链接:http://www.nature.com/ncomms/2016/160610/ncomms11868/full/ncomms11868.html