光不僅是重要的生物能量來(lái)源，而且參與調(diào)控著植物的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，如種子萌發(fā)，光形態(tài)建成等等。在種子萌發(fā)后，黑暗抑制植物光形態(tài)建成，而光促進(jìn)植物光形態(tài)建成。在黑暗下，一類(lèi)被稱(chēng)作COP/DET/FUS的蛋白直接抑制植物光形態(tài)建成，而這一過(guò)程主要是通過(guò)這類(lèi)蛋白泛素化降解HY5等光形態(tài)建成促進(jìn)因子而完成。在光照條件下，光抑制COP/DET/FUS活性，而導(dǎo)致HY5等促進(jìn)因子的積累，從而調(diào)控大量的基因表達(dá)并促進(jìn)光形態(tài)建成。

現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院(籌)鄧興旺團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)參與COP1-HY5核心調(diào)控模塊關(guān)鍵因子BBX21。BBX21含有兩個(gè)保守的B-box蛋白結(jié)構(gòu)域，具有轉(zhuǎn)錄活性。在黑暗下，COP1直接作用于BBX21進(jìn)行泛素化，并促進(jìn)其通過(guò)26S蛋白酶降解系統(tǒng)進(jìn)行水解；在見(jiàn)光以后，由于COP1活性受到抑制，使BBX21蛋白迅速積累。積累的BBX21直接結(jié)合到HY5啟動(dòng)子上的T/G-box順式作用原件，并激活HY5的基因表達(dá)而提高HY5蛋白的豐度。適度積累的HY5調(diào)控著下游將近3000多個(gè)基因的表達(dá)，以確保植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育和對(duì)外界各種刺激的正確響應(yīng)。該項(xiàng)研究揭示了一個(gè)光調(diào)控植物幼苗形態(tài)建成的重要分子機(jī)制，為進(jìn)一步理解光調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育信號(hào)通路具有重要意義。

 

光調(diào)控植物光形態(tài)建成的分子機(jī)制

 

該項(xiàng)研究工作于2016年6月20日以 “BBX21, an Arabidopsis B-box protein, directlyactivates HY5 and is targeted by COP1for 26S proteasome-mediated degradation” 為題在線發(fā)表于《Proceedings of National Academy Sciences》(PNAS)。現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院(籌)鄧興旺教授為該研究論文的通訊作者。生命科學(xué)學(xué)院博士后許冬清和現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院(籌)江燕博士為該論文的并列第一作者；參與作者包括中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院李繼剛教授，瑞典哥德堡大學(xué)生物與環(huán)境科學(xué)系Magnus Holm 教授和北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院林芳博士。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）、蛋白質(zhì)與植物基因研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。

該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)-展計(jì)劃（973計(jì)劃）、蛋白質(zhì)與植物基因研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。

原文鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2016/06/17/1607687113.full.pdf