浙江大學(xué)揭示植物整合光、溫信號(hào)平衡其生長(zhǎng)與低溫抗性的機(jī)制

2018年12月15日，《Plant Physiology》在線發(fā)表了浙江大學(xué)周艷虹教授課題組題為“SlHY5Integrates Temperature, Light and Hormone Signaling to Balance Plant Growth and Cold Tolerance”的研究論文，揭示了植物光信號(hào)轉(zhuǎn)錄因子HY5整合光、溫和激素信號(hào)調(diào)控番茄生長(zhǎng)和低溫抗性的機(jī)制。研究人員發(fā)現(xiàn)，低溫誘導(dǎo)了番茄光敏色素PHYTOCHROME A基因的轉(zhuǎn)錄和bZIP轉(zhuǎn)錄因子SlHY5的積累，在低R/FR比率的短日照條件下表現(xiàn)尤為明顯。反向遺傳學(xué)方法和生理學(xué)分析表明，沉默SlHY5會(huì)增加番茄植株的冷敏感性，而過表達(dá)SlHY5則增強(qiáng)其低溫抗性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，低溫下，SlHY5可以直接結(jié)合并激活編碼赤霉素（GA）失活酶的GIBBERELLIN 2-OXIDASE 4基因，從而降低GA含量；同時(shí)，SlHY5可以轉(zhuǎn)錄調(diào)控脫落酸（ABA）合酶基因SlNCED6的表達(dá)，促進(jìn)ABA積累；因此，溫度降低、日照變短及R/FR比例下低時(shí)，依賴于PhyA的SlHY5大量積累，引起ABA/GA比例增加，導(dǎo)致植株生長(zhǎng)減緩且抗寒性增強(qiáng)。此外，SlNCED6基因沉默后，番茄植株的抗寒性明顯減弱。研究不僅為植物整合多方面的環(huán)境刺激和激素信號(hào)合理平衡生長(zhǎng)和低溫抗性提供了新思路，而且也為植物長(zhǎng)期進(jìn)化出的季節(jié)變化適應(yīng)性的分子機(jī)制提供了新見解。