研究揭示光敏色素phyB稳定转录因子BP/KNAT1促进光诱导种子萌发分子机制

文章导读

你是否好奇，一粒种子如何“看见”光并决定破土而出？中国科学院华南植物园最新研究揭秘：光敏色素phyB竟像“分子开关”，直接抓住转录因子BP/KNAT1，阻止其被降解，从而稳定积累。这种蛋白积累后，会强力抑制ABA（脱落酸）的合成基因NCED6/9，降低种子内“休眠信号”，推动萌发启动。研究首次阐明“phyB–BP–NCED6/9”级联调控通路，颠覆了KNOX因子仅参与后期发育的传统认知，为设计光控萌发作物提供了全新思路。一粒种子的“觉醒”，原来是一场精密的光控分子博弈。

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近日，中国科学院华南植物园刘勋成团队研究发现，拟南芥KNOX家族转录因子BP/KNAT1，在光诱导种子萌发过程中起正调控作用。红光/远红光受体——光敏色素phyB能够直接与BP蛋白互作，通过降低其泛素化修饰水平，促进其在吸胀种子中的蛋白积累。进一步研究发现，BP直接抑制ABA生物合成关键基因NCED6与NCED9的表达，从而降低内源ABA含量，促进种子萌发。

萌发是种子植物生命周期的起点，其精准调控对选择适宜的萌发条件至关重要。在多种环境因子中，光作为关键调控因素之一，被一系列光受体感知。光敏色素作为红光/远红光受体，在光诱导的种子萌发中起核心作用，尤以phyB最为重要。

研究团队鉴定出拟南芥KNOX家族转录因子BP/KNAT1，是光诱导种子萌发通路中的一个新组分。研究发现，BP在遗传上作用于phyB的下游，正向调控光依赖的种子萌发过程。

研究团队揭示了光诱导种子萌发过程中“phyB–BP–NCED6/9”级联模块的核心分子调控机制：在黑暗或远红光（phyB 失活）条件下，吸胀种子中的BP蛋白高度泛素化并被26S蛋白酶体降解，同时NCED6/9大量表达，导致ABA水平升高，从而抑制种子萌发；而在强光或红光（phyB 激活）条件下，phyB与BP结合并通过去除其泛素化修饰以稳定该蛋白；积累的BP蛋白进而抑制NCED6/9的表达，降低ABA含量，最终促进种子萌发。

该研究不仅揭示了光诱导种子萌发通路中的一个关键正调控因子，也深化了对phyB介导的光促萌发机制的理解，为未来培育具有理想萌发特性的作物品种提供了重要的理论依据。

相关研究成果发表在《植物通讯》（Plant Communications）上。

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