研究发现光与脱落酸协同调控幼苗绿变机制

黄化幼苗到达土壤表面和阳光后，可以通过整合大量的环境信号和内部信号来控制返青的发生和速率，从而提高其存活率和适应性。山东农业大学李刚和北京大学邓兴旺联合小组的最新研究揭示了光和植物激素脱落酸协同调节黄化幼苗黄化的机制。相关结果最近发表在《植物生理学》杂志上。

光是调节植物生长发育的重要环境信号之一。在大多数物种中，当种子在黑暗条件下(例如在土壤中)发芽时，它们表现出黄化发育，包括伸长的下胚轴、折叠的顶钩和没有叶绿素生物合成的紧密闭合的子叶。一旦黄化的幼苗到达土壤表面并感受到阳光，光诱导的光形态发生就开始了，包括抑制下胚轴的伸长、打开闭合的子叶、激活叶绿素产生和使幼苗变绿。

在自然条件下，当黄化幼苗靠近或离开土壤表面生长时，环境的剧烈变化，如水分的减少、温度的升高和光照强度的增加，都会影响光的形态发生。这些外部环境变化主要通过内源生长素、乙烯、细胞分裂素、脱落酸和水杨酸等信号途径调节黄化幼苗的光形态发生，从而提高植物的驯化和存活率。

尽管已知脱落酸在种子萌发和幼苗早期形成中起重要作用，但是光和脱落酸如何协同调节黄化幼苗的黄化的机制仍然不清楚。

拟南芥转录因子FHY3首次在光敏色素A介导的远红光信号通路中被发现。FHY3还可用作多种细胞过程中的关键调节因子，如昼夜节律、叶绿体分裂、叶绿素生物合成、脱落酸和应激反应、氧化应激等。，它们都与FHY3相关。FHY3在调节叶绿素生物合成中起积极作用。

在该研究中，联合小组发现拟南芥去黄化因子1(DET1)是植物幼苗中光形态发生的关键负调节因子，其通过抑制脱落酸反应在光诱导的绿色变化中发挥积极作用。

进一步的研究发现，尽管拟南芥去黄化1弱等位基因det1植物表现出组成型光形态表型，但其光诱导的幼苗绿色变化受到显著抑制，尤其是在脱落酸处理的幼苗中。此外，联合小组还发现，DET1与FHY3相互作用，并抑制其对脱落酸不敏感蛋白5(ABI5)的转录激活。

脱落酸通过DET1抑制光诱导黄化幼苗的绿色转化

该联合小组还证实，DET1将组蛋白去乙酰化酶6(HDA6)吸引到ABI5的启动子区域，然后抑制用光或脱落酸处理的幼苗中FHY3介导的ABI5转录激活，以促进黄化幼苗的绿色变化。

上述研究结果证实了光和脱落酸通过协同调控DET1、HDA6和FHY3对幼苗绿变和脱落酸反应的分子调控机制，揭示了DET1和FHY3在幼苗绿化中的生理和分子功能，为整合光信号和脱落酸信号精细调控幼苗早期定殖提供了理论依据。

相关论文信息:https://doi.org/10.1104/pp.20.00503