植物所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：植物科学最前沿

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 Biol5. Bentsink L, Koornneef M (2008) Seed dormancy and germination. Arabidopsis Book 6:e0119

来源：frontiersin 植物科学最前沿

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