近日，草業(yè)與草原學(xué)院聯(lián)合中國(guó)林業(yè)科學(xué)院等單位在光信號(hào)調(diào)控草坪草葉片形態(tài)建成與葉綠體結(jié)構(gòu)方面取得重要進(jìn)展。該研究首次在日本結(jié)縷草（Zoysia japonica）中鑒定出光信號(hào)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子ZjHY5與其互作蛋白ZjSTO的相互作用，并揭示其在匍匐剪股穎（Agrostis stolonifera）中異位表達(dá)可導(dǎo)致葉片變窄、葉綠體類囊體結(jié)構(gòu)重組，進(jìn)而影響光合效率。相關(guān)研究成果以“Zoysia japonica ELONGATED HYPOCOTYL5 Interacts with STO to Induce Leaf Narrowing and Chloroplast Thylakoid Structural Alterations in Agrostis stolonifera”為題，已于近期在農(nóng)林領(lǐng)域中國(guó)科學(xué)院一區(qū)Top期刊《Industrial Crops & Products》發(fā)表。
光不僅是植物光合作用的能量來(lái)源，也是調(diào)控植物形態(tài)建成和生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境信號(hào)。HY5作為光信號(hào)通路中的核心轉(zhuǎn)錄因子，在植物從暗形態(tài)建成向光形態(tài)建成轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。該研究通過(guò)酵母雙雜交和雙分子熒光互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了ZjHY5與ZjSTO在葉綠體內(nèi)存在直接互作。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在匍匐剪股穎中異位表達(dá)ZjHY5可顯著引起葉片寬度和厚度減小，類囊體堆疊層數(shù)減少、直徑變小，表現(xiàn)出類似弱光適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征。該研究還通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，ZjHY5通過(guò)調(diào)控一系列與光合天線蛋白、光系統(tǒng)組裝、生物鐘節(jié)律等相關(guān)基因的表達(dá)，影響植物的光適應(yīng)能力。此外，激素含量測(cè)定結(jié)果顯示，ZjHY5的表達(dá)還引起生長(zhǎng)素、赤霉素等多種內(nèi)源激素水平的顯著變化，說(shuō)明HY5在整合光信號(hào)與激素通路中具有重要功能。
該研究首次在草坪草中系統(tǒng)解析了HY5介導(dǎo)的光信號(hào)調(diào)控葉片發(fā)育與葉綠體結(jié)構(gòu)的分子機(jī)制，為理解光調(diào)控植物形態(tài)建成提供了新視角，也為今后通過(guò)遺傳改良提升草坪草的光合效率和環(huán)境適應(yīng)性奠定了理論基礎(chǔ)。
該論文的共同第一作者為北京林業(yè)大學(xué)草業(yè)與草原學(xué)院博士生董笛和李艷茹，通訊作者為晁躍輝教授。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No. 31971770）的資助。
ZjHY5表達(dá)影響了植物的發(fā)育與形態(tài)特征
