光是植物生長發(fā)育過程中最重要的環(huán)境信號之一，從植物種子萌發(fā)到衰老，光都起到了重要作用。在進化的過程中，植物進化出光受體從而感應(yīng)光的質(zhì)量、強度和方向，適當調(diào)節(jié)的植物生理反應(yīng)，從而適應(yīng)生存環(huán)境【1】。例如，植物受單方向光照射時會使植物器官朝向射入的光的方向生長，這種現(xiàn)象稱為向光性。植物的向光性對提高光合作用十分必要的，也有助于提高授粉效率和繁殖成功率【2】。擬南芥的光受體能夠感知從UV-B到遠紅光的幾乎整個光譜范圍 【3】。UVR8是目前已知唯一的UV-B (280-315 nm) 特異性光受體【4】。在幼苗期，植物向光性主要受藍光受體和紫外光受體的調(diào)控。已有文章報道擬南芥黃化苗向UV-B彎曲的分子機制【5】，但目前關(guān)于花序莖向光性的分子機制仍不清楚。
近日，比利時根特大學(xué)的Filip Vandenbussche課題組在The Plant Cell上發(fā)表了一篇題為Differential UVR8 signal across the stem controls UV-B-induced inflorescence phototropism的研究論文，報道了UVR8調(diào)控UV-B誘導(dǎo)的擬南芥花序莖向光性。
研究發(fā)現(xiàn)單側(cè)UV-B照射導(dǎo)致擬南芥花序莖向光源彎曲，并且UVR8是花序莖中UV-B誘導(dǎo)的向光性的主要光受體（圖1）。單側(cè)UV-B照射導(dǎo)致花序莖中UVR8信號差異主要發(fā)生在莖部輻照側(cè)的表皮、皮質(zhì)和內(nèi)胚層。UV-B導(dǎo)致花序莖中HY5及HYH的轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平上升，并依賴UVR8活性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，在擬南芥花序莖中UV-B輻照側(cè)的類黃酮合成基因的激活和類黃酮的積累；GA2氧化酶表達增加導(dǎo)致赤霉素水平降低，DELLA蛋白RGA的積累；生長素轉(zhuǎn)運調(diào)節(jié)因子PINOID表達增加導(dǎo)致生長素信號減弱。
圖1 Phototropic response of Arabidopsis inflorescence stems under unilateral UV-B irradiation
綜上所述，本研究揭示了一種獨立于向光素的花序莖向光性機制—— UVR8介導(dǎo)的多重激素調(diào)節(jié)UV-B照射側(cè)差異生長機制（圖2）。單側(cè)UV-B照射引起莖部輻照側(cè)UVR8活性上升，抑制了赤霉素的生物合成并改變生長素向輻照側(cè)的轉(zhuǎn)運，花序莖兩側(cè)差異生長，從而導(dǎo)致花序莖向UV-B源彎曲。
圖2 Model for seedling and inflorescence stem bending to unilateral UV-B radiation
參考文獻
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原文鏈接：
www.plantcell.org/content/early/2019/07/09/tpc.18.00929
