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来源：植物生物学
淀粉作为植物主要的贮藏碳水化合物，在植物的生长发育和逆境反应中起着不可缺少的作用。高等植物的光合产物在白天形成淀粉，晚上淀粉水解为麦芽糖和葡萄糖，为后续叶片呼吸、植物代谢、生长和发育等过程提供能量。除此之外，在保卫细胞中，淀粉在光照下也被降解。目前，光感受器调节叶绿体淀粉代谢的机制尚不清楚。
2020年12月30日，浙江大学喻景权课题组，在著名期刊Journal of Experimental Botany发表题为“ELONGATED HYPOCOTYL 5 mediates blue light-induced starch degradation in tomato”的研究论文，揭示了番茄ELONGATED HYPOCOTYL 5介导蓝光诱导淀粉降解的新机制。
碘染色显示，与野生型植株相比，隐花色素突变体cry1a植株叶片淀粉积累增加，而过表达植株CRY1a-OE在早上7点和晚上7点淀粉积累减少。透射电子显微镜观察结果显示，cry1a中含有更多的淀粉。对cry1a和CRY1a-OE植株进行转录组分析，显示大量与淀粉代谢相关基因的表达量发生了改变。
HY5位于光信号诱导途径的下游。与野生型相比，cry1a突变体和HY5-RNAi植株积累了更多的淀粉，且叶片中淀粉降解相关基因转录水平较低。蓝光诱导表达结果显示，在野生型和过表达CRY1a-OE或HY5-OE的植物中,蓝光显著诱导淀粉降解相关基因的转录，而在cry1a和HY5-RNAi的植物中影响不大。
双荧光素酶分析、电泳迁移率转移分析(EMSA)和染色质免疫沉淀(ChIP)-qPCR结果显示，HY5可以通过直接与淀粉降解相关基因PWD、BAM1、BAM3、BAM8、MEX1和DPE1的启动子结合并激活它们的表达。
在CRY1a-OE植株中，沉默HY5和这些淀粉降解相关基因的表达，能够导致淀粉积累增加，可溶性糖积累减少。
综上所述，该研究发现番茄蓝光受体CRY1a通过上调HY5的转录水平和蛋白水平，诱导淀粉分解。HY5通过直接与若干淀粉降解相关基因的启动子结合，激活它们的转录，促进淀粉降解和糖在叶片中的积累。这些发现不仅加深了我们对光控制淀粉降解和糖积累的理解，也为我们探索提高作物品质提供了方向。
图： HY5介导cry1a诱导的PWD、BAM1/BAM3/BAM8、DPE1和MEX1的表达，进而调控叶片淀粉降解的工作模型
来源：PlantBiotech 植物生物学
原文链接：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NTk2MTcyOA==&mid=2247494654&idx=2&sn=0129093cb2be1bda9497d30b7514599c
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