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光作为一种重要的环境信号,在植物的整个生长发育过程中都发挥着重要的调控作用,参与到如种子萌发、光形态建成、开花反应以及生物节律性等生理活动的调控。在模式植物拟南芥的光信号转导通路中,隐花素(CRY)和光敏素(PHY)作为光受体分别感受及传导蓝光和红光/远红光。光信号转导通路的负调控因子CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1(COP1)是一种E3泛素化连接酶,位于光受体下游,通过和一些光信号通路的正调控因子如,ELONGATED HYPOCOTYL 5(HY5)和LONG HYPOCOTYL IN FAR-RED 1(HFR1)直接相互作用,并促进这些因子的降解,抑制光形态建成。PHYTOCHROMES INTERACTING-FACTORS(PIFs)属于bHLH转录因子家族,和光敏素存在直接的相互作用,行使负调控光形态建成的功能。红光下,光敏素phyB被激活后,进入细胞核。在细胞核中phyB一方面促进COP1出核,另一方面抑制COP1泛素化活性和促进PIFs蛋白降解来促进光形态建成。但是目前还不清楚是否存在更多的因子参与phyB-COP1光信号转导通路,以及它们调控光形态建成的分子机制。本研究通过一系列的遗传和生化试验分析,详细阐述了PIF3-LIKE 1(PIL1)参与光形态建成调控的分子机制。首先,本研究基于PIL1和HFR1在序列上的相似性以及pil1突变体表现出光形态建成减弱的表型,并通过生化试验分析发现PIL1是新的COP1相互作用因子。黑暗下,COP1通过和PIL1相互作用,促进PIL1蛋白发生依赖于26S蛋白酶体的降解。遗传分析表明,PIL1和HFR1都位于COP1的下游,并且两者协同促进光形态建成。此外,PIL1和HFR1蛋白存在直接的相互作用,说明PIL1和HFR1通过在体内形成异源二聚体协同促进光形态建成。另一方面,本研究基于PIL1在序列上也存在phyB结合域(APB),并通过生化试验表明phyB和PIL1蛋白在红光下直接的相互作用;红光促进PIL1蛋白积累,且这一促进作用依赖于phyB。随后通过Co-IP试验研究了phyB对COP1和PIL1结合能力的影响,结果表明在红光下phyB对PIL1的稳定作用是通过抑制COP1和PIL1的结合来实现的。同时一系列生化分析也表明PIL1和PIFs(PIF1、PIF3、PIF4和PIF5)蛋白间也存在直接相互作用;遗传分析发现在各种光质下,pil1 pifq(pil1pif1 pif3 pif4 pif5)的五突变体和pifq(pif1 pif3 pif4 pif5)的光形态建成表型相似,说明PIFs在遗传上上位于PIL1调控光形态建成。进一步的qRT-PCR和Dual-LUC试验表明PIL1和HFR1可能通过和PIFs相互作用共同抑制PIFs的转录活性,从而促进光形态建成。综上所述,本研究表明PIL1是phyB和COP1调控光形态建成的重要分子连接点。黑暗下,COP1促进PIL1和HFR1的降解,削弱了它们对PIFs的抑制,抑制光形态建成。红光下,光激活的phyB一方面削弱了COP1与PIL1的相互作用能力,另一方面促进COP1出核,从而促进PIL1和HFR1蛋白的稳定性。大量积累的PIL1和HFR1抑制了PIFs的转录活性,促进光形态建成。由此揭示了PIL1和HFR1作为光形态建成的正调控因子与PIFs相互拮抗,在phyB和COP1下游共同参与光形态建成的精细调控,建立了PIL1作为光形态建成中的重要分子连接点的地位,拓展了已发现的光信号转导网络。