浙江大學揭示植物整合光、溫信號平衡其生長與低溫抗性的機制

2018年12月15日，《Plant Physiology》在線發表了浙江大學周艷虹教授課題組題為“SlHY5Integrates Temperature, Light and Hormone Signaling to Balance Plant Growth and Cold Tolerance”的研究論文，揭示了植物光信號轉錄因子HY5整合光、溫和激素信號調控番茄生長和低溫抗性的機制。研究人員發現，低溫誘導了番茄光敏色素PHYTOCHROME A基因的轉錄和bZIP轉錄因子SlHY5的積累，在低R/FR比率的短日照條件下表現尤為明顯。反向遺傳學方法和生理學分析表明，沉默SlHY5會增加番茄植株的冷敏感性，而過表達SlHY5則增強其低溫抗性。進一步研究發現，低溫下，SlHY5可以直接結合并激活編碼赤霉素（GA）失活酶的GIBBERELLIN 2-OXIDASE 4基因，從而降低GA含量；同時，SlHY5可以轉錄調控脫落酸（ABA）合酶基因SlNCED6的表達，促進ABA積累；因此，溫度降低、日照變短及R/FR比例下低時，依賴于PhyA的SlHY5大量積累，引起ABA/GA比例增加，導致植株生長減緩且抗寒性增強。此外，SlNCED6基因沉默后，番茄植株的抗寒性明顯減弱。研究不僅為植物整合多方面的環境刺激和激素信號合理平衡生長和低溫抗性提供了新思路，而且也為植物長期進化出的季節變化適應性的分子機制提供了新見解。