浙江大學(xué)喻景權(quán)教授課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，番茄中油菜素內(nèi)酯(BR)是解除頂端優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵信號(hào)，它整合植物激素(生長(zhǎng)素IAA、獨(dú)腳金內(nèi)酯SL、赤霉素GA和細(xì)胞分裂素CK)和糖信號(hào)，通過BR信號(hào)途徑的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子BRASSINAZOLE - RESISTANT1(BZR1)直接轉(zhuǎn)錄抑制側(cè)芽中特異表達(dá)的BRANCHED1(BRC1)基因，解除其對(duì)側(cè)芽發(fā)生的抑制作用。該研究以Brassinosteroid signaling integrates multiple pathways to release apical dominance in tomato為題發(fā)表在PNAS(Xia et al, 2021)。光作為能源和信號(hào)，是影響植株株型的關(guān)鍵環(huán)境因子。然而，側(cè)枝發(fā)生如何受光環(huán)境信號(hào)的調(diào)控仍不清楚。

　　2023年4月10日，浙江大學(xué)喻景權(quán)/周艷虹團(tuán)隊(duì)圍繞番茄植株株型再次在PNAS在線發(fā)表了題為HY5 functions as a systemic signal by integrating BRC1-dependent hormone signaling in tomato bud outgrowth的研究論文，揭示了光信號(hào)節(jié)鏈在番茄側(cè)枝發(fā)育中的作用。

　　該研究發(fā)現(xiàn)，紅光受體PHYB的失活或缺失以及藍(lán)光受體CRY1a的缺失均導(dǎo)致側(cè)芽中HY5蛋白積累的減少和BRC1 轉(zhuǎn)錄水平的增加，抑制番茄側(cè)枝的生長(zhǎng)。葉片感受光變化產(chǎn)生的HY5蛋白作為可移動(dòng)系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)到側(cè)芽，直接抑制側(cè)芽?jī)?nèi)BRC1和激活番茄BR生物合成基因的轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)側(cè)枝的生長(zhǎng)。研究還發(fā)現(xiàn)了BRC1的下游靶標(biāo)基因，探明BRC1通過直接抑制側(cè)芽中CK合成基因LOG4的轉(zhuǎn)錄，同時(shí)激活CK和GA降解基因(CKX7. GA2ox4和GA2ox5)的轉(zhuǎn)錄水平，影響CK和GA的積累，導(dǎo)致側(cè)芽生長(zhǎng)受阻。有趣的是，與植物光形態(tài)建成相反，側(cè)枝生長(zhǎng)主要發(fā)生在日間，這主要與光誘導(dǎo)的HY5抑制了腋芽中BRC1的轉(zhuǎn)錄有關(guān)。

　　綜上所述，光信號(hào)因子HY5作為系統(tǒng)信號(hào)在調(diào)控番茄側(cè)枝發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究不僅揭示了植物光信號(hào)在側(cè)枝發(fā)育中的作用，也為光環(huán)境調(diào)控來優(yōu)化植株株型，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)提供了科學(xué)依據(jù)。

　　浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院喻景權(quán)教授為該文的通訊作者，周艷虹教授和英國(guó)伯明翰大學(xué)Christine Foyer教授為共同通訊作者，博士生董韓、博士生王嘉純?yōu)樵撜撐牡墓餐谝蛔髡?。該研究得到了?guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的資助。

　　論文鏈接： https://doi.org/10.1073/pnas.2301879120

2023年4月24日
來源：浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院