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李傳友研究組在番茄避蔭反應調控機制方面取得新進展

  密植栽培是提高作物單位面積産量的有效途徑。但在密植條件下,植株間相互遮蔭會誘發植物的避蔭反應綜合征(shade-avoidance syndromeSAS),如下胚軸和葉柄的伸長、開花時間的提前、分枝的減少等,這些適應性反應又會對作物産量産生負面影響。因此,闡明植物避蔭反應的調控機理,對于培育耐蔭、耐密植作物新品種具有重要的指導意義。 

 

  bHLH類轉錄因子PHYTOCHROME INTERACTING FACTORS(PIF)通過調節生長素等植物激素的合成以及細胞擴展相關基因的表達,在SAS中發揮關鍵作用。長期以來,人們對PIF調控SAS的研究多集中在PIF蛋白水平的調控机制上,而对PIF介導SAS响应基因表达的转录調控机理研究尚浅。转录中介体(Mediator)是进化上高度保守的转录共激活复合物,通过连接通用转录机器和基因特异的转录因子,調控基因的转录。中國科學院遗传與发育生物学研究所李传友研究组长期致力于研究Mediator在激素信号转导和植物可塑性生长过程中的转录調控机理。在本研究中,他们发现番茄PIF4蛋白通过調控生长素合成和信号转导相关基因的表达,在遮荫诱导的下胚轴伸长中起重要作用。在此过程中,Mediator亞基MED25通過與PIF4直接互作,將RNA聚合酶II招募到PIF4靶標啓動子區,激活下遊基因表達。因此,MED25作爲溝通PIF4RNA聚合酶II通用轉錄機器之間相互交流的橋梁,調節遮蔭誘導的下胚軸伸長。 

 

  這項工作揭示了番茄Mediator亞基MED25PIF4互作調控避荫反应的转录調控机理,为人们深入认识植物的避荫反应机制,培育耐荫、耐密植作物新品种提供了理论基础。相关研究结果于2020916日在線發表在Plant Physiology(DOI:10.1104/pp.20.00587)。李传友研究组博士研究生孙文静和韩鸿宇为该论文共同第一作者,副研究员翟庆哲为通讯作者,李传友研究员为资深作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中國科學院青年创新促进会等项目的资助。 

圖:MED25PIF4互作,調控遮荫诱导的下胚轴伸长