近期发表论文

   近期发表论文

Yan Yan, Cong Li, Xiaojing Dong, Hong Li, Dun Zhang, Yangyang Zhou, Bochen Jiang, Jing Peng, Xinyan Qin, Jinkui Cheng, Xiaoji Wang, Pengyu Song, Lijuan Qi, Yuan Zheng, Bosheng Li, William Terzaghi, Shuhua Yang, Yan Guo, and Jigang Li* (2020) MYB30 Is a Key Negative Regulator of Arabidopsis Photomorphogenic Development that Promotes PIF4 and PIF5 Protein Accumulation in the Light. Plant Cell. DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.19.00645
来源:本站    发布时间:2020-5-6 18:21:50    点击数量:1080

Yan Yan, Cong Li, Xiaojing Dong, Hong Li, Dun Zhang, Yangyang Zhou, Bochen Jiang, Jing Peng, Xinyan Qin, Jinkui Cheng, Xiaoji Wang, Pengyu Song, Lijuan Qi, Yuan Zheng, Bosheng Li, William Terzaghi, Shuhua Yang, Yan Guo, and Jigang Li* (2020) MYB30 Is a Key Negative Regulator of Arabidopsis Photomorphogenic Development that Promotes PIF4 and PIF5 Protein Accumulation in the Light. Plant Cell. DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.19.00645

        光敏色素 (phytochrome) 是植物中感受红光和远红光的光受体 (Li et al., 2011),而PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORS (PIFs) 是能够与光敏色素直接互作的转录因子 (Pham et al., 2018)。先前的大量研究表明,PIFs是植物光形态建成的重要负调控因子,在黑暗下积累;当植物感受到光照后,光敏色素与PIFs相互作用并诱导PIFs的快速磷酸化、泛素化和降解,解除PIFs对光形态建成的抑制。光敏色素和PIFs从而构成一个核心的信号模块,在植物光形态建成中发挥重要的调控功能。最近的研究表明,光敏色素-PIFs信号模块在进化上非常保守 (Han et al., 2019)。
        在该研究中,李继刚课题组通过筛选能够与光敏色素直接互作的转录因子,发现R2R3-MYB家族转录因子MYB30在调控植物光形态建成过程的重要角色。MYB30能够与光敏色素phyA和phyB有活性的Pfr形式相互作用,而myb30突变体在白光、红光和蓝光下均为短下胚轴表型,表明MYB30是植物光形态建成的重要负调控因子。MYB30蛋白的稳定性严格受光调控,在黑暗下经由泛素/26S蛋白酶体途径降解,但在光下能够被phyA/phyB稳定,在植物照光后能够快速积累。通过RNA-seq分析,发现MYB30在光下能够促进PIF4和PIF5基因的表达,但不调控PIF1和PIF3基因的表达。进一步研究发现,MYB30通过结合PIF4和PIF5启动子上的顺式作用元件,直接激活PIF4/PIF5基因的表达。此外,MYB30还能够和PIFs相互作用,抑制Pfr形式的phyB与PIF4/PIF5的互作,从而促进PIF4/PIF5蛋白在光下的稳定性。先前的研究显示PIF4/PIF5蛋白在植物照光后迅速降解,但是该研究的结果表明,在植物长时间照光后,MYB30通过上述双重机制能够促进PIF4/PIF5蛋白重新积累。令人吃惊的是,在连续光照下PIF4/PIF5蛋白的稳态水平比在暗下还要高 (图1)!

图1. 在连续光照条件下PIF4/PIF5蛋白的稳态水平比在黑暗下高。PIF3在各种光条件下的蛋白积累模式与PIF4/PIF5显著不同,在白光和红光下蛋白水平极低。

        综上,在植物照光后,光敏色素phyA/phyB一方面通过和PIFs互作,诱导PIFs快速磷酸化和降解,解除PIFs对光形态建成的抑制;另一方面和MYB30互作,促进MYB30在光下的快速积累,而MYB30通过双重机制促进PIF4/PIF5蛋白在长时间光照后能够重新积累 (图2)。MYB30对光敏色素-PIFs信号模块的调控角色,能够维持PIF4/PIF5蛋白在植物体内的动态平衡,在长时间照光后防止植物做出过度反应并维持一定的生长速率。

图2. MYB30通过双重机制促进PIF4/PIF5蛋白在长时间光照后能够重新积累。

        该项研究成果于2020年5月5日在线发表在国际学术期刊Plant Cell (https://doi.org/10.1105/tpc.19.00645)。已毕业的闫延博士为该论文的第一作者,李继刚教授为通讯作者。参加该项研究的还包括:郭岩教授和杨淑华教授。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京高校“双一流”建设的经费支持。

参考文献:
Han, X., Chang, X., Zhang, Z., Chen, H., He, H., Zhong, B., and Deng, X.W. (2019). Origin and evolution of core components responsible for monitoring light environment changes during plant terrestrialization. Mol. Plant 12: 847-862.
Li, J., Li, G., Wang, H., and Deng, X.W. (2011). Phytochrome signaling mechanisms. Arabidopsis Book 9: e0148.
Pham, V.N., Kathare, P.K., and Huq, E. (2018). Phytochromes and phytochrome interacting factors. Plant Physiol. 176: 1025-1038.