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華南植物園揭示光調(diào)控種子萌發(fā)的分子機(jī)制

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華南植物園揭示光調(diào)控種子萌發(fā)的分子機(jī)制

摘要: 　　近日，中國(guó)科學(xué)院華南植物園學(xué)習(xí)員劉勛成團(tuán)隊(duì)在光調(diào)控種子萌發(fā)的分子機(jī)制學(xué)習(xí)中取得新進(jìn)展，相關(guān)學(xué)習(xí)論文Identification of HDA15-PIF1 as a key repression module directing the transcriptional network of s ...

　　近日，中國(guó)科學(xué)院華南植物園學(xué)習(xí)員劉勛成團(tuán)隊(duì)在光調(diào)控種子萌發(fā)的分子機(jī)制學(xué)習(xí)中取得新進(jìn)展，相關(guān)學(xué)習(xí)論文Identification of HDA15-PIF1 as a key repression module directing the transcriptional network of seed germination in the dark 在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊核酸學(xué)習(xí)（Nucleic Acids Research）。
　　1952年，美國(guó)Beltsville農(nóng)業(yè)學(xué)習(xí)中心Borthwick和hendricks以單色光處理萵苣種子，發(fā)現(xiàn)紅光促進(jìn)萵苣種子萌發(fā)，而遠(yuǎn)紅光照射則逆轉(zhuǎn)這一過程。在此發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)人員成功地從植物中鑒定分離出了第一類光受體——感受紅光和遠(yuǎn)紅光的光敏色素，從此開啟了植物光信號(hào)學(xué)習(xí)的新篇章。在萌動(dòng)的種子中，光敏色素以生理失活型（Pr）合成，在紅光（或強(qiáng)自然光）照射下，Pr型轉(zhuǎn)化為生理活躍型（Pfr），誘導(dǎo)種子內(nèi)發(fā)生一系列基因轉(zhuǎn)錄及代謝反應(yīng)，從而啟動(dòng)種子萌發(fā)過程。然而，光敏色素如何精細(xì)調(diào)控下游的基因轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)，其機(jī)制有待進(jìn)一步學(xué)習(xí)。
　　學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)以模式植物擬南芥為學(xué)習(xí)材料，鑒定出一個(gè)關(guān)鍵的參與光調(diào)控種子萌發(fā)的抑制因子——組蛋白去乙酰化酶HDA15。遺傳學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，在擬南芥中突變HDA15基因促進(jìn)光敏色素B（PHYB）介導(dǎo)的種子萌發(fā)，而過量表達(dá)HDA15基因則抑制這一過程；進(jìn)而學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)HDA15在遺傳學(xué)上作用于PHYB下游，且HDA15抑制種子萌發(fā)依賴于一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子——PIF1蛋白。生化及轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)分析顯示，在遠(yuǎn)紅光（或弱自然光）條件下，HDA15-PIF1在種子內(nèi)發(fā)生蛋白互作，形成一個(gè)重要的轉(zhuǎn)錄抑制模塊，共同抑制了包括赤霉素和生長(zhǎng)素信號(hào)以及細(xì)胞壁水解等與萌發(fā)密切相關(guān)的267個(gè)基因的表達(dá)。進(jìn)一步學(xué)習(xí)表明，HDA15-PIF1模塊通過組蛋白去乙�；饔媒档兔劝l(fā)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄活性和表達(dá)，從而抑制種子萌發(fā)的起始；相反，在紅光（或強(qiáng)自然光）照射下，活化的PHYB誘導(dǎo)HDA15-PIF1模塊從萌發(fā)相關(guān)基因上解離，解除轉(zhuǎn)錄抑制，從而起始種子的萌發(fā)。
　　該學(xué)習(xí)揭示了HDA15-PIF1為光敏色素介導(dǎo)的種子萌發(fā)途徑中一個(gè)重要的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控模塊。在不利的生長(zhǎng)條件如黑暗時(shí)，植物種子通過該模塊抑制基因轉(zhuǎn)錄從而維持休眠狀態(tài)；而待陽光充足氣溫上升時(shí)，該模塊自動(dòng)解除，植物得以正常萌發(fā)和生長(zhǎng)。該學(xué)習(xí)成果將為提高農(nóng)作物種子萌發(fā)率的分子育種設(shè)計(jì)提供新的思路和理論指導(dǎo)。該學(xué)習(xí)得到了中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、國(guó)家自然科學(xué)基金及廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
　　論文鏈接



　　HDA15-PIF1參與光調(diào)控種子萌發(fā)的分子機(jī)制華南植物園揭示光調(diào)控種子萌發(fā)的分子機(jī)制  |  責(zé)任編輯：蟲子
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