糖作为营养物质，同时也作为信号分子，在植物生长、发育、代谢的各个阶段都起着非常重要的作用。这些生理过程起始于出芽的种子从黄化苗转绿，之后苗在光合作用下自养生长。黄化苗在黑暗的土壤中生长，必将消耗大量的可溶性糖。这些糖全部来自于种子。此外，种子中的脂类和氨基酸等营养物质也通过卡尔文循环转为可溶性糖，供黄化苗消耗。因此，黄化苗转绿的过程是大量糖消耗过程，糖在黄化苗转绿过程中作为营养物处于主导地位。然而，糖作为营养物质，也作为营养信号，是否调控黄化苗转绿，怎样调控黄化苗转绿，国内外没有相关的报道。

该研究发现，在黑暗的土壤中，种子储藏的蔗糖首先诱导关键的乙烯合成基因ACS7，产生大量乙烯。这些乙烯促进乙烯关键的信号元件EIN3稳定，这些EIN3又直接抑制蔗糖转运子SUC2，导致蔗糖转运出子叶的过程被抑制，从而蔗糖积累在子叶中。换言之，Suc-ACS7-EIN3-|SUC2模块促使蔗糖积累在子叶的液泡中，避免其流失到维管束等部位。这些积累的蔗糖持续的诱导乙烯的产生。这些乙烯诱导EIN3稳定，稳定的EIN3转过来直接抑制phyA（一个子叶转绿的抑制子）的表达。从而当苗露出土壤表面时，在光照下，EIN3-phyA模块促进黄化苗转绿。

图文摘要

此外，以前的几个重要报告已经揭示了乙烯调控黄化苗转绿（Zhong et al., 2009; PNAS, 106: 21431–21436），从土壤中长出的完整过程及分子机制（Zhong et al., 2014; PNAS, 111: 3913–3920）。这些论文详尽地解析了在机械压力下，土壤中乙烯含量变化精确地调控着黄化苗的胚轴细胞的生长和叶绿素的合成机制，从而在光照下，露出土壤，最终从黄化苗转为正常的绿苗。然而，整个转绿过程中，关键的信号乙烯是怎样产生的则是未知的。该研究揭示了蔗糖诱导乙烯产生的分子机制，从而回答了这个未知的问题。

该论文受到江苏省优势学科和国家自然科学基金面上项目的资助。爱丁堡大学Loake教授为该论文的撰写、编辑和润色提供了大量的帮助。

相关论文信息：

www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(22)00270-4