Plant Physiology—尹若賀課題組揭示HY5調(diào)控番茄弱光徒長及果實代謝的重要生理學(xué)功能
我國是設(shè)施蔬菜生產(chǎn)大國，在冬季設(shè)施蔬菜栽培中，光照不足以及霧霾天氣，容易導(dǎo)致設(shè)施內(nèi)部形成弱光環(huán)境，引起蔬菜作物徒長，俗稱“弱光徒長”，嚴(yán)重影響蔬菜作物的產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性。番茄是一種重要的設(shè)施蔬菜，也是蔬菜基礎(chǔ)生物學(xué)研究的一個常用模式。然而調(diào)控蔬菜弱光徒長的機(jī)理，以及弱光徒長和果實品質(zhì)形成之間的關(guān)系尚不十分清楚。
近日，上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院尹若賀課題組，在Plant Physiology?雜志發(fā)表了題為“Pivotal roles of ELONGATED HYPOCOTYL5 in regulation of plant development and fruit metabolism in tomato”的研究論文，揭示了轉(zhuǎn)錄因子HY5在調(diào)控番茄“弱光徒長”和“果實代謝”等方面具有重要的功能。該研究通過轉(zhuǎn)錄因子HY5將番茄苗期弱光徒長和后期果實品質(zhì)建立了重要的聯(lián)系(Zhang et al., 2022)。
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在該研究中，研究人員制作了番茄HY5的基因編輯突變體以及過表達(dá)株系，通過系統(tǒng)的表型分析，發(fā)現(xiàn)HY5對番茄不同生長發(fā)育階段都具有重要的調(diào)控作用，hy5突變體的不但在苗期，在成株階段較野生型徒長也更加嚴(yán)重。在紅熟期果實中，hy5突變體內(nèi)大量代謝物的積累較野生型顯著下降，伴隨著大量基因表達(dá)水平下降；表明HY5在果實中的一個重要功能是促進(jìn)大量代謝物的合成和積累，影響番茄果實品質(zhì)。此外HY5不但影響番茄地上部分胚軸的伸長，也促進(jìn)根系生長發(fā)育，對于壯苗非常關(guān)鍵。
該課題組最近報道了在弱光環(huán)境下，補(bǔ)充極其微量的紫外光能夠促進(jìn)番茄壯苗，有效的抑制徒長；該過程依賴番茄光感受器(光受體)UVR8 (Liu et al., 2020)。為了揭示光感受器UVR8抑制弱光徒長的機(jī)理， 課題組通過一系列生化實驗，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子模塊調(diào)控BBX20/21-HY5激活HY5基因轉(zhuǎn)錄，從而抑制弱光徒長(Yang et al., 2022)。在設(shè)施栽培中，弱光和低溫往往同時出現(xiàn)，后續(xù)工作需要進(jìn)一步研究番茄如何整合設(shè)施內(nèi)的低溫弱光等亞適宜微環(huán)境。
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上海交通大學(xué)尹若賀副教授為論文通訊作者，課題組助理研究員張春麗博士為論文第一作者。碩士生鄔玉潔和劉小瑞，本科生張嘉怡，助理研究員林麗博士等都做出了重要貢獻(xiàn)。本研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等項目的資助。
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參考文獻(xiàn)：
Zhang C, Wu Y, Liu X, Zhang J, Li X, Lin L, Yin?R. (2022) Pivotal roles of ELONGATED HYPOCOTYL5 in regulation of plant development and fruit metabolism in tomato.? ?Plant Physiology?https://doi.org/10.1093/plphys/kiac133?
Liu X, Zhang Q, Yang G, Zhang C, Dong H, Liu Y, Yin R, Lin L?(2020) Pivotal roles of Tomato photoreceptor SlUVR8 in seedling development and UV-B stress tolerance. Biochem Biophys Res Commun?522:?177-183
Yang G, Zhang C, Dong H, Liu X, Guo H, Tong B, Fang F, Zhao Y, Yu Y, Liu Y, Lin L, Yin R (2022) Activation and negative feedback regulation of SlHY5 transcription by the SlBBX20/21-SlHY5 transcription factor module in UV-B signaling. Plant Cell?10.1093/plcell/koac064
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論文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac133
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