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Plant Communications:拟南芥隐花色素CRY1影响分枝,从而改变植株的株型结构

已有 334 次阅读 2020-4-9 09:57 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流|关键词:学者

Cryptochrome 1 Inhibits Shoot Branching by Repressing the Self-activated Transcription Loop of PIF4 in Arabidopsis


First author: Huawei Zhai; Affiliations: CAAS Institute of Crop Science (中国农科院作物科学研究所): Beijing, China

Corresponding author: Bin Liu


Cryptochrome 1 (CRY1) is an important light receptor essential for de-etiolation of Arabidopsis seedlings. However, its functions in regulating plant architecture are still unclear. Here we show that mutation in CRY1 resulted in an increased branching phenotype. To investigate the underlying mechanism, we analyzed the expression profiles of branching related genes and found that the mRNA levels of Phytochrome Interaction Factor 4 (PIF4) and PIF5 are significantly increased in the cry1 mutant. Genetic analysis showed that the pif4 or pif4 pif5 mutant is epistatic to the cry1 mutant and overexpression of PIF4 conferred increased branching. Moreover, we demonstrate that the PIF4 protein physically associates with the G-box motif within the PIF4 promoter to form a self-activated transcriptional feedback loop, while CRY1 represses this process in response to blue light. Taken together, this study suggests a CRY1-PIF4 module to regulate gene expression and branching in response to ambient light conditions.




隐花色素CRY1是一个重要的光受体,对于拟南芥幼苗的去黄化(de-etiolation)是必需的。然而,其在植物结构调控方面的功能还不清楚。本文中,作者发现CRY1基因的功能缺失突变会导致分枝增多的表型。为了研究潜在的分子机制,作者分析了分枝相关基因的表达谱,结果发现cry1突变体植株中光敏色素互作因子PIF4PIF5的mRNA水平显著升高。遗传分析显示pif4单突或者pif4 pif5双突对于cry1突变是上位的,并且PIF4基因的过表达能够获得分枝增多的表型。此外,作者发现PIF4蛋白与其自身编码基因启动子区的G-box基序能够物理互作,从而形成了自激活的转录反馈回路,而CRY1蛋白则能响应于蓝光而抑制该进程。综上,本文的研究揭示了一个CRY1-PIF4模块,该模块能够响应于周边的光照条件,从而调控基因的表达,影响植株分枝,最终改变植株的株型结构。


p.s. 一对基因显性基因的表现受到另一对非等位基因的作用,这种非等位基因间的抑制或遮掩作用叫上位效应(epistatic effect)。起抑制作用的基因称为上位基因( epistasis gene),被抑制的基因称为下位基因(hypostatic gene)。



通讯:刘斌 (http://www.icscaas.com.cn/yjsjy/bssds/swhxyfzswx/170865.htm)


个人简介:2008年,中科院遗传与发育生物学研究所,博士;2008年,加州大学洛杉矶分校,博士后。


研究方向:光环境与作物发育调控。



doi: https://doi.org/10.1016/j.xplc.2020.100042


Journal: Plant Communications

Published online: March 26, 2020


p.s. 蓝光受体CRY1相关研究:

The EMBO Journal:植物不同光受体通过VP基序竞争结合COP1

the plant journal:ATP结合拟南芥隐花色素增强其生物活性


Shoot Branching相关研究:

Plant Cell:CUC2/CUC3-DA1-UBP15模块调控拟南芥腋生分生组织起始

New Phytologist:昼夜节律影响自然条件下的茎尖结构

PNAS:黄瓜顶端优势建立的遗传基础


Root branching相关研究:

Science:生长素响应因子ARF7作用于植物的根朝水方向的分支

Nature Plants:植物根系周边水文环境影响侧根生长方向

PNAS:β-环柠檬醛作为植物根生长促进剂

Nature Communications:拟南芥侧根形成的负反馈调节环


PIFs相关研究:

Plant Cell:TCP4和PIF3拮抗调控拟南芥幼苗去黄化过程中的子叶展开

Nature Communications:植物表皮通过phyB-PIF4-生长素模块调控热形态发生

Trends in Plant Science:植物光敏色素相互作用因子PIF4在植物中的作用

Molecular Plant:植物阴影诱导的成花转变分子调控机制



http://blog.sciencenet.cn/blog-3158122-1227510.html

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