Arabidopsis FHY3 and FAR1 integrate light and strigolactone signaling to regulate branching

First author: Yurong Xie; Affiliations: CAAS Biotechnology Research Institute (农科院生物技术所): Beijing, China

Corresponding author: Haiyang Wang 

Branching/tillering is an important parameter of plant architecture and is tightly regulated by both internal factors (such as plant hormones) and external factors (such as light conditions). How the various signaling pathways converge to coordinately regulate branching is not well understood. Here, we report that in Arabidopsis, FHY3 and FAR1, two homologous transcription factors essential for phytochrome A-mediated light signaling, and SMXL6/SMXL7/SMXL8, three key repressors of the strigolactone (SL) signaling pathway, directly interact with SPL9 and SPL15 and suppress their transcriptional activation of BRC1, a key repressor of branching, thus promoting branching. In addition, FHY3 and FAR1 also directly up-regulate the expression of SMXL6 and SMXL7 to promote branching. Simulated shade treatment reduces the accumulation of FHY3 protein, leading to increased expression of BRC1 and reduced branching. Our results establish an integrated model of light and SL coordinately regulating BRC1 expression and branching through converging at the BRC1 promoter.

分枝（branching）或分蘖（tillering）是植物株型结构的一个重要参数，并与植物激素等内部因素和光照条件等外部因素密切关联。不同的信号通路如何共同作用，协调调控分枝还有待深入的研究。本文中，作者发现拟南芥中两个同源转录因子FHY3与FAR1对于光敏色素A介导的光信号是必需的，并且三个独脚金内酯信号通路上的关键抑制因子SMXL6/SMXL7/SMXL8能够直接与SPL9和SPL15互作，抑制其对于分枝关键抑制基因BRC1的转录激活，从而促进植物分枝。另外，FHY3和FAR1还能直接上调SMXL6和SMXL7基因的表达水平，从而促进分枝。模拟阴影处理降低了FHY3蛋白的积累，导致BRC1基因的表达水平升高，减少了植株的分枝。本文的结果显示光与独脚金内酯同时通过BRC1基因的启动子作用于BRC1基因的表达调控，从而影响植物的分枝。

通讯：王海洋 (https://life.scau.edu.cn/2019/0307/c3190a162505/page.htm)

个人简介：1986年，杭州大学，学士；1989年，中国西北大学，硕士；1998年，密歇根大学，博士；1998-2002年，耶鲁大学，博士后；2002-2009年，康奈尔大学，助理科学家；2009-2013年，耶鲁大学，高级研究员；2013-2016年，中国农科院生物技术所，教授；2016年-至今，华南农业大学，教授。

研究方向：1）利用拟南芥为模式植物，解析光调控植物生长和发育的分子机制；2）利用功能机组学研究手段，鉴定水稻和玉米中控制重要农艺性状的关键基因和调控网络。

doi: https://doi.org/10.1038/s41467-020-15893-7

Journal: Nature Communications

Published date: April 23, 2020

p.s. 通讯往期精彩链接：

Plant Communications：单、双子叶植物光调控气孔发育的研究进展

p.s. 分枝相关研究链接：

Nature Plants：腋生分生组织成熟抑制因子促进开花植物长寿

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

Current Biology：拟南芥STM基因的自激活回路维持腋分生组织活性