论文部分内容阅读
植物幼苗形态建成包括下胚轴伸长、子叶扩展，花色素苷和叶绿素的积累对植物完成正常的生命周期具有重要的作用。光信号是一种重要的环境因子，主要通过各种光受体调控植物形态建成发育。植物激素做为内源信号在调控植物幼苗形态建成的过程中也扮演了重要的角色。独脚金内酯是一种新的调控植物分枝的激素，最近被报道参与了对拟南芥幼苗下胚轴伸长的调控；茉莉酸是一种重要的调控植物抗性的激素，之前也被发现参与植物幼苗的花色素苷合成。但光信号和这两种植物激素信号在调控植物幼苗形态建成的过程中是否存在互作，以及互作的分子机制，目前尚不清楚。本研究以模式植物拟南芥为研究对象，运用遗传和分子生物学的手段，着重研究了光信号和植物激素信号的互作的机制。论文的第一部分研究了光信号与独脚金内酯信号互作调控下胚轴伸长的分子机制。结果表明，低浓度的独脚金内酯人工合成类似物GR24（≤10μM）对拟南芥下胚轴伸长的抑制作用依赖于光和光受体信号转导通路。在单色蓝光、红光和远红光条件下，相应的光受体突变体cry1cry2、phyB和phyA对GR24的敏感性减弱；而在黑暗条件下，光形态建成抑制因子突变体cop1-4和pif1pif3pif4pif5四突变体（pifq)对GR24的敏感性增强。遗传分析结果表明，黑暗下cop1-4对GR24的敏感性依赖于MAX2和HY5，而pifq对GR24的敏感性很可能独立于HY5。进一步的研究证明GR24组成型在光暗条件下促进HY5的表达，但GR24对HY5蛋白水平积累的促进却依赖于光和蓝光受体隐花素（cryptochrome）和红光/远红光受体光敏素（phytochrome）。本研究揭示了独脚金内酯信号通路调控拟南芥幼苗下胚轴生长光依赖性的机制，即GR24促进HY5蛋白水平的积累依赖于光以及PIF所调控的元件对光的依赖性。论文的第二部分研究了光信号与茉莉酸信号互作调控花色素苷积累的分子机制。已有研究表明，茉莉酸信号通过调控MYB75等R2R3MYB类转录因子的转录活性来影响花色素苷合成，光信号则主要通过光受体来抑制COP1对下游转录因子比如HY5、HFR1等转录因子的降解来调控花色素苷合成基因的表达。本研究揭示了茉莉酸信号通路促进花色素苷积累依赖于光和光受体信号转导通路。通过对茉莉酸信号通路调控花色素苷合成关键转录因子MYBs与COP1的遗传关系分析，发现MYBs位于COP1的下游调控花色素苷合成。hy5突变体背景下过表达MYB75可以回复hy5的花色素苷积累减少的表型，暗示MYB75遗传上位于HY5来调控花色素苷的积累。通过对35S::FLAG-MYB75转基因植株MYB75蛋白积累规律的分析，发现MYB75的蛋白积累受到白光以及各种单色光促进，而在黑暗下MYB75蛋白发生依赖于26S蛋白酶体途径的蛋白降解，而且这种降解依赖于COP1。酵母双杂交系统和蛋白共定位实验进一步揭示COP1与MYB75和MYB90存在直接的蛋白互作。这些结果暗示了光信号通路通过解除COP1对MYB75调节的泛素化降解来介导了与茉莉酸信号通路对花色素苷合成的调控过程。这两部分的研究结果表明，光信号分别在转录水平和转录后水平上参与独脚金内酯信号以及茉莉酸信号通路对于拟南芥下胚轴伸长和花色素苷合成的调控。