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光照是如何让种子发芽的?北大团队揭示其中奥妙

olivia chan

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对于许多种子植物而言,依赖于光照的种子发芽这一步骤极为关键。光诱导的种子发芽中的其中一个决定性事件是中枢抑制因子PIF1( phytochrome interacting factor 1)的降解。赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)之间的平衡有助于控制发芽。但是,将PIF1的周转与GA/ABA之间的平衡联系起来的细胞机制仍然不得而知。

北京大学生命科学学院李磊研究组采用远红外光诱导的拟南芥种子发芽作为实验系统,确定了plantacyanin(PCY)作为发芽抑制剂。这是一种与空泡相关的蓝色铜蛋白,在成熟种子中呈现出高表达,在发芽过程中呈现低表达。

分子分析表明PIF1与miR408启动子结合,并抑制miR408积累。这反过来又对PCY丰度进行后转录调节,形成PIF1-miR408-PCY抑制级联,用于在萌发早期将PIF1转化为PCY转化。

遗传分析、RNA测序和激素定量显示,PCY是维持PIF1介导的种子转录组和低GA-高ABA状态的必要条件和充分条件。此外,miR408的PCY域组织和调控是种子植物中的保守特征。

这些结果揭示了PIF1的降解与GA-ABA之间的细胞机制。通过该机制,PIF1传递的外部光信号通过PCY的周转,转换为内部激素谱,以控制种子发芽。

该研究成果以论文形式在线发表于Plant Cell期刊上,题为“The PIF1-miR408-PLANTACYANIN Repression Cascade Regulates Light-Dependent Seed Germination”。

论文链接

https: //doi.org/10.1093/plcell/koab060


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