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植物所揭示植物暗形态建成的调控机制
2014-06-16 17:14:43
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化工资讯网整理编辑:植物可以根据黑暗或光照环境的不同情况而采取截然不同的生长模式。植物幼苗在黑暗中快速长高(暗形态建成),这种方式便于植物幼苗穿透土壤,并且见光进行光合自养生长;而在光照环境下,幼苗的纵向生长速度明显放慢(光形态建成),这样有利于减少能量的消耗并保持茎干的粗壮。经科学家研究发现,植物的这种生长方式由光信号转导通路调控,但其生长方式的调节机制仍不十分清楚。
中国科学院植物研究所林荣呈研究组在前期研究中克隆了一个依赖ATP的染色质重塑因子PKL,揭示了PKL与HY5蛋白一起调控光形态建成的分子机制(Jing et al., Plant Cell, 2013)。研究组进而发现,PKL可与光信号通路的重要蛋白——PIF3转录因子、油菜素内酯信号通路的关键蛋白——BZR1转录因子、赤霉素信号通路的关键因子——DELLA蛋白直接相互作用。在黑暗条件下,PIF3和BZR1以同源或异源二聚体的方式结合到细胞伸长相关基因的启动子序列上,通过招募PKL来改变靶基因区域染色质的状态,抑制H3K27组蛋白三甲基化,从而促进基因表达及实现细胞伸长;而DELLA蛋白起相反的功能,它们通过与PKL互作来削弱其结合靶基因的能力。研究同时发现,油菜素内酯和赤霉素能抑制组蛋白甲基化的修饰水平,并且光与这些植物激素都能调节PKL蛋白含量。
相关科学研究阐明了PKL蛋白整合植物内源和外界的信号,经过与多类蛋白协作调控黑暗条件下,植物形态建成的表观遗传机制;并且也说明了染色质重塑因子可以与特定转录因子发生生物化合作用,以实现对不同生物学过程的精确调控,同时也为不同信号通路的相互作用提供了新颖的见解。
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