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鄧興旺教授PNAS揭示新信號通路

日期:2015-03-11 09:01:30

 生物如何應(yīng)對環(huán)境改變,這是一個令人著迷的基礎(chǔ)生物學(xué)問題。光既是植物生長的能量源,也是決定植物發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)境線索(比如種子萌發(fā))。解析種子萌發(fā)背后的具體機制,有助于理解植物發(fā)育的基本原則和提高作物的產(chǎn)量。

 

北京大學(xué)研究團隊在美國國家科學(xué)院院刊PNAS雜志上發(fā)表文章指出,DET1是種子萌發(fā)的核心抑制因子。種子使用多級調(diào)控回路準(zhǔn)確靈敏地介導(dǎo)光調(diào)控的萌發(fā)。這篇文章的通訊作者是北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的鄧興旺教授和鐘上威博士。

 

種子是陸生開花植物采用的關(guān)鍵繁殖策略。種子準(zhǔn)確應(yīng)答光照的能力,對于植物生存是至關(guān)重要的。不過,人們還不了解這其中的機制。這項研究揭示了擬南芥種子的關(guān)鍵前饋環(huán)路(triple feed-forward loop),該環(huán)路能在黑暗條件下徹底阻止種子萌發(fā),在不同光照條件下精確起始種子萌發(fā)。

 

研究人員深入研究了光誘導(dǎo)的種子萌發(fā),發(fā)現(xiàn)進化保守的DET1蛋白是這一過程的核心抑制因子。遺傳學(xué)分析表明,DET1HFR1PIF1的上游起作用,HFR1PIF1分別是種子萌發(fā)的關(guān)鍵正轉(zhuǎn)錄調(diào)控子和負轉(zhuǎn)錄調(diào)控子。進一步研究顯示,DET1COP10靶標(biāo)HFR1使其降解。在另一方面,DET1COP10直接與PIF1互作,促進該蛋白的穩(wěn)定性。

 

計算機建模表明,phyBDET1HFR1PIF1phyBDET1ProteasePIF1是新的信號通路,獨立于此前鑒定的phyB-PIF1通路。這兩個新通路分別介導(dǎo)對光照的快速應(yīng)答和延時應(yīng)答。這個模型得到了實驗的驗證,說明它捕捉到了擬南芥種子萌發(fā)的真實網(wǎng)絡(luò)。

 

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