揭示两个转录因子形成反馈环调控光诱导种子萌发的机制学术资讯

来源：JIPB

JIPB近期在线了发表中国科学院植物研究所题为“PIF1 and RVE1 form a transcriptional feedback loop to control light-mediated seed germination in Arabidopsis”的研究论文。该研究揭示了PIF1和RVE1转录因子通过形成反馈环协同地调控下游靶基因的转录，进而抑制种子在不适宜环境下萌发的作用机制。这项研究为人们理解种子中的光信号转导机制提供了新思路。

种子休眠与萌发是植物在长期进化过程中产生的适应性性状。休眠可以帮助种子在不适宜的环境中得以生存，萌发则使植物开始新一轮的生命周期，两者对农业生产都非常重要。种子休眠和萌发受到内源激素（如赤霉素[GA]和脱落酸[ABA]）和外源环境信号的共同调控（Bentsink and Koornneef 2008）。

光照是影响种子命运的重要环境因子之一。早在上世纪50年代，研究人员就观察种子萌发对红光和远红光的可逆响应。后来发现光敏色素B（phytochrome B, phyB）光受体感知红光和远红光的变化，并调节GA和ABA的合成。

十多年前，进一步发现PIF1（PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 1）转录因子是phyB介导的种子萌发的关键蛋白，并进而建立了以phyB-PIF1为主的调控种子萌发的光信号途径（杨立文 2019）。林荣呈课题组长期开展植物光生物学的研究。课题组前期鉴定到两个MYB类转录因子——RVE1（REVEILLE1）和RVE2，发现RVE1/2 不仅参与phyB介导的种子萌发，同时促进种子休眠，提出了RVE1蛋白有别于PIF1的独特功能。他们揭示了外源光信号通过phyB-RVE1/2-GA3ox2与phyB-RVE1-RGL2通路分别控制GA合成和GA信号进而调节种子休眠与萌发的分子机制（Jiang et al. 2016；Yang et al. 2020）。

由此可见，phyB通过分别依赖于PIF1和RVE1的途径在种子状态调控中发挥作用。那么，PIF1与RVE1介导的信号通路之间是否存在相互联系呢？最新发表在JIPB的研究表明，RVE1通过依赖于PIF1的途径抑制种子萌发；而PIF1抑制种子萌发的功能也部分依赖于RVE1。

有趣的是，PIF1和RVE1均能通过结合保守的顺式作用元件进而直接促进对方转录。此外，PIF1-RVE1模块能够调控GA/ABA相关基因的转录：PIF1通过与RVE1发生相互作用增强RVE1对靶基因GA3ox2的转录抑制能力；RVE1亦可增强PIF1对靶基因ABI3的转录激活功能。因此，PIF1和RVE1相互诱导对方表达形成正反馈环，并通过相互作用增强对方的转录活性，进而协同地抑制种子萌发。phyB通过不同的作用机制抑制PIF1的蛋白积累以及RVE1的转录水平，进而削弱了PIF1和RVE1抑制种子萌发的功能。phyB-PIF1/RVE1通路使种子快速灵活地响应外源变化的光信号，进而决定是否萌发。

博士后杨立文是该论文的第一作者，林荣呈为通讯作者。该研究得到国家重点研发项目、国家自然科学基金委员会和中国博士后科学基金等项目的支持。

参考文献1. Yang L, Jiang Z, Liu S, Lin R (2020). Interplay between REVEILLE1 and RGA-LIKE2 regulates seed dormancy and germination in Arabidopsis. New Phytol 225: 1593-16052. Jiang Z, Xu G, Jing Y, Tang W, Lin R (2016). Phytochrome B and REVEILLE1/2-mediated signaling controls seed dormancy and germination in Arabidopsis. Nat Commun 7: 123773. 杨立文，刘双荣，林荣呈（2019）光信号与激素调控种子休眠和萌发研究进展. 植物学报, 54: 569-5814. Yang L, Jiang Z, Jing Y, Lin R (2020) PIF1 and RVE1 form a transcriptional feedback loop to control light-mediated seed germination in Arabidopsis. J Integr Plant Biol 5. Bentsink L, Koornneef M (2008) Seed dormancy and germination. Arabidopsis Book 6:e0119

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来源：jipb1952 JIPB

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