浙江大學揭示植物整合光、溫信號平衡其生長與低溫抗性的機制

2018年12月15日，《Plant Physiology》在線發(fā)表了浙江大學周艷虹教授課題組題為“SlHY5Integrates Temperature, Light and Hormone Signaling to Balance Plant Growth and Cold Tolerance”的研究論文，揭示了植物光信號轉(zhuǎn)錄因子HY5整合光、溫和激素信號調(diào)控番茄生長和低溫抗性的機制。研究人員發(fā)現(xiàn)，低溫誘導了番茄光敏色素PHYTOCHROME A基因的轉(zhuǎn)錄和bZIP轉(zhuǎn)錄因子SlHY5的積累，在低R/FR比率的短日照條件下表現(xiàn)尤為明顯。反向遺傳學方法和生理學分析表明，沉默SlHY5會增加番茄植株的冷敏感性，而過表達SlHY5則增強其低溫抗性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，低溫下，SlHY5可以直接結(jié)合并激活編碼赤霉素（GA）失活酶的GIBBERELLIN 2-OXIDASE 4基因，從而降低GA含量；同時，SlHY5可以轉(zhuǎn)錄調(diào)控脫落酸（ABA）合酶基因SlNCED6的表達，促進ABA積累；因此，溫度降低、日照變短及R/FR比例下低時，依賴于PhyA的SlHY5大量積累，引起ABA/GA比例增加，導致植株生長減緩且抗寒性增強。此外，SlNCED6基因沉默后，番茄植株的抗寒性明顯減弱。研究不僅為植物整合多方面的環(huán)境刺激和激素信號合理平衡生長和低溫抗性提供了新思路，而且也為植物長期進化出的季節(jié)變化適應(yīng)性的分子機制提供了新見解。