中國科學(xué)院植物所揭示光調(diào)控種子休眠和萌發(fā)的分子機理

種子休眠與萌發(fā)是緊密關(guān)聯(lián)的植物生理過程，對農(nóng)作物生產(chǎn)至關(guān)重要。種子休眠與萌發(fā)既受內(nèi)在因素的控制，也受外界環(huán)境的調(diào)節(jié)。赤霉素（GA）和脫落酸（ABA）是決定種子休眠與萌發(fā)的兩類主要植物激素，赤霉素抑制休眠、促進萌發(fā)，而脫落酸起到相反的作用。光是影響種子萌發(fā)的主要環(huán)境因子之一，紅光促進種子萌發(fā)，而遠(yuǎn)紅光抑制萌發(fā)，并且二者的效應(yīng)可以逆轉(zhuǎn)。植物光受體之一光敏色素B（phyB）在響應(yīng)紅光/遠(yuǎn)紅光調(diào)節(jié)種子萌發(fā)中發(fā)揮重要作用，然而，phyB在種子休眠中的調(diào)控機理并不清楚。

中國科學(xué)院植物研究所林榮呈研究組運用分子遺傳學(xué)等手段，發(fā)現(xiàn)了2個類Myb型轉(zhuǎn)錄因子RVE1和RVE2負(fù)責(zé)光調(diào)控種子休眠和萌發(fā)的分子機理。研究發(fā)現(xiàn)，RVE1和RVE2可以促進種子休眠，同時抑制紅光/遠(yuǎn)紅光介導(dǎo)的萌發(fā)，并且二者在遺傳上位于phyB的下游。RVE1可以直接結(jié)合到赤霉素合成基因GA3ox2（編碼的酶將無活性的GA轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘腉A）的啟動子元件上并抑制該基因的表達，從而專一性抑制活性GA的合成（不影響ABA的合成），進而促進休眠和抑制萌發(fā)。DOG1是控制種子休眠的關(guān)鍵因子，研究人員還發(fā)現(xiàn)，RVE1可以回復(fù)dog1的缺失表型，并且DOG1在遺傳上也位于phyB的下游。在種子發(fā)育過程中，RVE1、RVE2及DOG1的表達量逐漸升高，而種子浸泡后，三者的表達量迅速下降，同時phyB可以抑制三者的表達。值得注意的是，在擬南芥不同的生態(tài)型中，RVE1/RVE2的表達量與休眠程度均成正相關(guān)。

該研究發(fā)現(xiàn)RVE1和RVE2是一對能同時調(diào)控種子休眠和萌發(fā)的轉(zhuǎn)錄因子，揭示了phyB抑制種子休眠的機理，解析了光信號通過phyB-RVE1/RVE2-GA3ox2通路整合內(nèi)源激素代謝來調(diào)節(jié)植物早期生長發(fā)育的作用機制，為未來作物通過分子設(shè)計以防止穗發(fā)芽或提高種子發(fā)芽率奠定了理論基礎(chǔ)。