植物發(fā)育同時受到外源環(huán)境和內(nèi)源激素的調(diào)控。光和赤霉素分別是極其重要的環(huán)境因子和植物激素，它們都調(diào)控了植物的多個發(fā)育過程。光抑制植物胚軸的伸長，赤霉素卻促進(jìn)其伸長，兩者作用相反。2008年，鄧興旺實驗室發(fā)表在《Nature》雜志上的研究工作“Coordinated regulation of Arabidopsis thaliana development by light and gibberellins”表明，赤霉素信號通路中的核心抑制因子DELLA蛋白可以通過與能促進(jìn)胚軸延伸的光信號核心轉(zhuǎn)錄因子PIF3相互作用，抑制PIF3結(jié)合到下游靶基因的啟動子上，從而抑制植物胚軸伸長。由此，光可以通過促進(jìn)PIF3蛋白降解來抑制胚軸伸長，赤霉素則通過降解DELLA蛋白進(jìn)而釋放PIF3來促進(jìn)胚軸伸長。然而，DELLA與PIFs蛋白之間是否還存在其他層次的調(diào)控機(jī)制并不清楚。

北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院鄧興旺/陳浩東團(tuán)隊近期研究發(fā)現(xiàn)，除了已有的調(diào)控模式，DELLA蛋白還可以通過泛素蛋白酶體途徑促進(jìn)PIFs蛋白的降解。并且，DELLA調(diào)控的PIFs蛋白降解與擬南芥幼苗下胚軸伸長受抑制的程度呈現(xiàn)了很好的相關(guān)性。進(jìn)一步研究表明，DELLA可以同時通過結(jié)合和蛋白降解兩個層次來抑制PIFs的活性，兩個層次的抑制程度相當(dāng)。該雙重調(diào)控機(jī)制使得植物可以快速對環(huán)境信號做出響應(yīng)，在晝夜節(jié)律生長等過程中發(fā)揮重要作用。本研究揭示了光和赤霉素協(xié)同調(diào)控植物發(fā)育的新機(jī)制，并且該雙重抑制機(jī)制可能普遍存在于赤霉素與其他信號的協(xié)同作用中，這對理解多種環(huán)境與激素信號如何協(xié)同調(diào)控植物發(fā)育具有重要意義。

光與赤霉素信號因子協(xié)同調(diào)控植物胚軸伸長的分子機(jī)制

該工作于2016年6月10日以“DELLA-mediated PIF degradation contributes to coordination of light and gibberellin signalling in Arabidopsis”為題在線發(fā)表于《Nature Communications》。生命科學(xué)學(xué)院博士研究生李昆侖為該論文的第一作者，現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院教授鄧興旺和生命科學(xué)學(xué)院副研究員陳浩東為該論文的共同通訊作者，參與作者包括生命科學(xué)學(xué)院教授范六民等。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、科技部國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）、蛋白質(zhì)與植物基因研究國家重點(diǎn)實驗室與北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。原文鏈接：http://www.nature.com/ncomms/2016/160610/ncomms11868/full/ncomms11868.html