叶片衰老新机制整合内外调控因素

拟南芥光信号蛋白FHY3对植物叶片衰老的分子调控机制。山东农业大学供应计划

叶片衰老对作物产量和品质有重要影响，但相关调控机制尚不清楚。山东农业大学李刚教授的团队发现拟南芥光信号蛋白FHY3通过下游转录因子WRKY28调节叶片衰老，并首次在外界光、株龄等因素的协同作用下建立了叶片衰老的分子网络，为植物叶片衰老的应用提供了理论支持。最近，植物细胞在网上发表了这一成果。

以往的研究表明，作为叶片发育的最后阶段，叶片衰老是由多种内部因素(如年龄、发育、营养)和外部环境因素(如光照、温度、胁迫)共同控制的。在衰老过程中，植物细胞内的营养物质被输送到植物种子和其他部位，从而提高种子的产量和质量。然而，科学家们还不清楚植物如何整合外部环境光信号和内部年龄因素来调节叶片衰老。

鉴于FHY3蛋白是一种转录因子，在植物光信号通路中发挥重要作用，广泛调控拟南芥的许多生长发育过程，李刚的团队以该蛋白为切入点，研究了FHY3蛋白在拟南芥叶片衰老中的作用及其主要的分子调控网络。

他们发现功能性缺失FHY3蛋白的突变体叶片显示早衰，并且FHY3蛋白负调节植物中由年龄因素引起的叶片衰老过程。进一步的研究还表明，FHY3蛋白通过直接抑制其下游转录因子WRKY28的基因表达和抑制水杨酸(一种影响植物细胞叶片衰老的激素)的合成来抑制叶片衰老的初始过程。这一机制贯穿植物生长发育的整个时期，包括苗期，并且还调节光对叶片衰老的调节。

该小组认为FHY3蛋白和下游转录因子WRKY28都受年龄因素调节。这个信号通路整合了年龄因素和光信号来调节叶片衰老。

相关研究得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金的资助。

相关论文信息:https://doi.org/10.1105/tpc.20.00021