许冬清团队揭示植物应答长时间红光信号的适应性机制

近日，南京农业大学农学院作物遗传与种质改良国家重点实验室许冬清教授课题组在aBIOTECH期刊在线发表了题为“BBX11 promotes red light-mediated photomorphogenic development by modulating phyB-PIF4 signaling”（点击题目查看原文）的研究论文。该研究揭示了转录因子BBX11参与调控植物红光信号转导的分子机制。

光敏色素(phytochrome)是红光和远红光受体。其中，phyB是主要的红光受体特异性地识别太阳光中600～700 nm的红光波段，启动植物细胞中大量的分子生物学事件而促进光形态建成。PIFs（包括PIF1、PIF3、PIF4和PIF5等）家族转录因子是位于phyB途径中一类核心的调控因子。除了应答红光信号之外，phyB-PIFs途径还参与调控包括避阴、高温和生物钟等内外源信号因子所介导的植物生长发育和生理过程。

在红光下，phyB能够迅速促进PIFs的磷酸化、泛素化和蛋白降解，以解除PIFs对于光形态建成的抑制。植物早期暴露在红光下时，PIF4被快速降解，但随着红光照射时间的延长，PIF4蛋白能够再次积累。作为bHLH型转录因子，PIF4直接调控生长素生物合成和信号途径相关基因的表达，以促进植物细胞伸长以及下胚轴生长。BBXs蛋白在N末端区域存在一个或两个保守的B-box结构域，在光信号转导、光周期介导的开花、色素合成和积累以及多种植物激素信号转导途径中行使关键的作用。      

前期研究发现，BBX11-BBX21-HY5组成了正反馈转录调控体系促进植物光信号转导（Zhao et al., 2020）。在持续的红光照射下，BBX11增强了phyB与PIF4相互作用从而促进了phyB 对PIF4的降解效应，最终导致了PIF4的降解。同时，BBX11抑制了PIF4的转录激活活性。通过上述双重调控机制，BBX11抑制了大量受PIF4调控基因的转录表达，以促进植物的红光形态建成。该项研究揭示了phyB-BBX11-PIF4调控体系促进红光信号转导的分子机制以及植物应答长时间红光信号的适应性机制。

图1.phyB-BBX11-PIF4调控模块的分子工作模型

Cite this article as:

Song, Z., Heng, Y., Bian, Y. et al. BBX11 promotes red light-mediated photomorphogenic development by modulating phyB-PIF4 signaling. aBIOTECH (2021). 

https://doi.org/10.1007/s42994-021-00037-2

作者简介：

许冬清，南京农业大学农学院国家大豆改良中心和作物遗传与种质创新国家重点实验室教授。主要研究植物光信号转导和大豆高光效遗传和分子机理。在PNAS、Plant Cell、Plant Physiology、Plant Journal、PLoS Genetics、New Phytologist等国际知名期刊上发表多篇学术论文。

全文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s42994-021-00037-2