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Plant Cell∣中国农大李继刚课题组揭示MYB30促进PIF4/PIF5光下积累调控植物光信号的新机制
发布日期:2020-05-06 浏览次数:  信息来源:8号彩票注册登陆

       5月6日,国际知名学术期刊Plant Cell在线发表了8号彩票注册登陆/植物生理学与生物化学国家重点实验室李继刚课题组题为“MYB30 is a key negative regulator of Arabidopsis photomorphogenic development that promotes PIF4 and PIF5 protein accumulation in the light”的研究论文。该研究揭示了转录因子MYB30在光下通过促进PIF4/PIF5的蛋白积累,抑制植物光形态建成的分子机制。值得一提的是,Plant Cell同时刊发编辑短评 (In Brief) “MYB30 regulates photomorphogenesis via interactions with active phytochromes and PIFs”,介绍该研究的重要成果。



       光敏色素 (phytochrome) 是植物中感受红光和远红光的光受体 (Li et al., 2011),而PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORS (PIFs) 是能够与光敏色素直接互作的转录因子 (Pham et al., 2018)。先前的大量研究表明,PIFs是植物光形态建成的重要负调控因子,在黑暗下积累;当植物感受到光照后,光敏色素与PIFs相互作用并诱导PIFs的快速磷酸化、泛素化和降解,解除PIFs对光形态建成的抑制。光敏色素和PIFs从而构成一个核心的信号模块,在植物光形态建成中发挥重要的调控功能。最近的研究表明,光敏色素-PIFs信号模块在进化上非常保守 (Han et al., 2019)。


       在该研究中,李继刚课题组通过筛选能够与光敏色素直接互作的转录因子,发现R2R3-MYB家族转录因子MYB30在调控植物光形态建成过程的重要角色。MYB30能够与光敏色素phyA和phyB有活性的Pfr形式相互作用,而myb30突变体在白光、红光和蓝光下均为短下胚轴表型,表明MYB30是植物光形态建成的重要负调控因子。MYB30蛋白的稳定性严格受光调控,在黑暗下经由泛素/26S蛋白酶体途径降解,但在光下能够被phyA/phyB稳定,在植物照光后能够快速积累。通过RNA-seq分析,发现MYB30在光下能够促进PIF4PIF5基因的表达,但不调控PIF1PIF3基因的表达。进一步研究发现,MYB30通过结合PIF4PIF5启动子上的顺式作用元件,直接激活PIF4/PIF5基因的表达。此外,MYB30还能够和PIFs相互作用,抑制Pfr形式的phyB与PIF4/PIF5的互作,从而促进PIF4/PIF5蛋白在光下的稳定性。先前的研究显示PIF4/PIF5蛋白在植物照光后迅速降解,但是该研究的结果表明,在植物长时间照光后,MYB30通过上述双重机制能够促进PIF4/PIF5蛋白重新积累。令人吃惊的是,在连续光照下PIF4/PIF5蛋白的稳态水平比在暗下还要高 (图1)


图1. 在连续光照条件下PIF4/PIF5蛋白的稳态水平比在黑暗下高。PIF3在各种光条件下的蛋白积累模式与PIF4/PIF5显著不同,在白光和红光下蛋白水平极低。


       综上,在植物照光后,光敏色素phyA/phyB一方面通过和PIFs互作,诱导PIFs快速磷酸化和降解,解除PIFs对光形态建成的抑制;另一方面和MYB30互作,促进MYB30在光下的快速积累,而MYB30通过双重机制促进PIF4/PIF5蛋白在长时间光照后能够重新积累 (图2)。MYB30对光敏色素-PIFs信号模块的调控角色,能够维持PIF4/PIF5蛋白在植物体内的动态平衡,在长时间照光后防止植物做出过度反应并维持一定的生长速率。


       8号彩票注册登陆已毕业直博生闫延为该论文的第一作者,李继刚教授为通讯作者。8号彩票注册登陆郭岩教授和杨淑华教授也合作参与了该项工作。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和北京高校“双一流”建设的经费支持。


原文链接:

http://www.plantcell.org/content/early/2020/05/05/tpc.19.00645



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