Plant Physiology | 番茄光抑制和光保护作用中的光信号依赖性调控

来源: 联川生物技术公司   2017-12-13   访问量:1206评论(0)


番茄光抑制和光保护作用中的光信号依赖性调控

LightSignaling-dependent Regulation of Photoinhibition and Photoprotection in Tomato

发表期刊:Plant Physiology

影响因子:6.456

发表单位:浙江大学园艺系


研究背景

低温是影响植物生产力和地理分布的主要因素。热带和亚热带植物因缺乏冷适应能力而对寒冷比较敏感。许多重要的经济物种,如玉米、大米和西红柿等,无法长期存活在低于12°C的温度下。除了冷害敏感性的种间差异之外,特定物种对低生长温度的耐受性在不同器官和不同发育阶段会产生差异。在树冠内,上部能接触到阳光的叶子通常比处于阴影部位的叶子表现出更高的冷害敏感性。然而,关于造成耐冷性空间差异的机制知之甚少。


材料与方法

本研究利用RNA-Seq技术鉴定了番茄在光抑制和光保护过程中的的光信号依赖性调控通路,并分析了phyA依赖的HY5-ABI5-RBOH1信号通路在缓解冷诱导的光抑制及光保护中的作用。

取材:两个不同品种的野生型番茄(Solanum lycopersicum):cv'Ailsa Craig'和cv'Moneymaker',不同处理后,取番茄植株叶片进行后续研究。


研究发现

光感受器介导的光信号传导在植物生长、发育和胁迫反应中起着关键作用,但其对冠层内光抑制和光保护的空间调控的贡献仍不清楚。

本研究结果显示在番茄植株的阴影叶中低红/远红(L- R / FR)比例的光照条件可以显著缓解PSII和PSI光抑制。这种保护行为伴随着一种光敏色素A(phyA)依赖性LONGHYPOCOTYL 5(HY5)的诱导。HY5与ABA INSENSITIVE 5(ABI5)的启动子结合,触发质外体中呼吸爆发氧化酶同源基因1 (RBOH1)依赖性H2O2产生。 HY5,ABI5和RBOH1转录物水平的降低增加了冷诱导的光抑制,并且消除了L-R / FR诱导的光抑制的缓解。L-R / FR光照引起叶绿素a荧光的非光化学猝灭(NPQ),并增加PSI周围Foyer-Halliwell-Asada循环酶活性和循环电子通量(CEF)。与此相反,HY5,ABI5和RBOH1转录水平的下降则消除了L-R / FR对光保护的积极作用。质子梯度调控蛋白(PGR5)依赖性CEF的缺失导致光抑制增加并且减弱L-R / FR-依赖性NPQ。

这些数据表明,HY5是光和冷响应途径之间相互交叉的重要枢纽,其整合了ABA和活性氧物质信号,从而通过增强诱导阴影叶片中的光保护来减弱光抑制。


图 HY5通过结合ABI5启动子来调节ABI5的转录水平


参考文献

WangF, Wu N, Zhang L, et al. Light Signaling-dependent Regulation ofPhotoinhibition and Photoprotection in Tomato[J]. Plant Physiol.2017:pp.01143.2017.


本研究中的RNA-seq及数据分析由联川生物提供

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