植物如何维持光热响应平衡

本报讯高温、暴晒、让人受不了，其实植物也不喜欢。但是植物如何感受外部环境的变化呢？如何调整自己以适应变化，保护自己并保持正常成长？7月15日，《自然通讯》在线发布了山东农业大学生命科学学院倪敏研究团队的一篇研究论文。他们发现植物生物钟的核心因子CCA1/LHY蛋白通过调节PIF4基因表达与SHB1蛋白相互作用来维持植物光响应的平衡。

CCA1是植物生物钟核心振荡器的关键因子，参与植物生长发育的调控。SHB1参与调节植物光信号转导和种子胚乳发育，并最终影响种子大小。PIF4是光信号转导过程中的一个关键负调节因子。

以往的研究表明，光敏剂等积极的调节因子在接受光信号后通过泛素化迅速降解PIF4蛋白，从而达到促进植物光形态发生的目的。然而，不清楚对于这种退化机制是否存在反馈调节模式。

倪敏的团队以拟南芥为模型植物，从分子、生化和遗传的角度分析了SHB1-CCA1/LHY复合体在红光下调节PIF4基因表达的机制。结果表明，在早晨，高表达的CCA1通过结合PIF4基因的启动子，将生物钟信号整合到PIF4介导的信号转导通路中，然后招募SHB1至PIF4基因的启动子，特异性上调PIF4基因的表达，维持PIF4基因的节律表达模式，在一定程度上减弱植物的光响应，从而维持植物光形态发生的平衡状态。

此外，研究还发现，随着白天温度的升高，SHB1可以通过上调PIF4基因的表达来增强植物的热形态发生，这有助于保证植物在强光和高温条件下的正常生长发育。

倪敏指出，该研究揭示了一种维持植物光形态发生平衡的反馈调节模式，有助于在作物生长发育过程中维持其适度的光和热响应。(翟，陈丽)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-019-11071-6

中国科学新闻(2019-07-16，第一版集锦)