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(jī)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(tuán)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(jī)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(jìn)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，DET1在HFR1和PIF1的上游起作用，HFR1和PIF1分別是種子萌發(fā)的關(guān)鍵正轉(zhuǎn)錄調(diào)控子和負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控子。進(jìn)一步研究顯示，DET1和COP10靶標(biāo)HFR1使其降解。在另一方面，DET1和COP10直接與PIF1互作，促進(jìn)該蛋白的穩(wěn)定性。
計算機(jī)建模表明，phyB–DET1–HFR1–PIF1和phyB–DET1–Protease–PIF1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)。
