2019年11月28日,EMBO Journal 杂志在线发表了中国科学院分子植物卓越创新中心/植物生理生态研究所刘宏涛课题组题为UVR8 interacts with MYB73/MYB77 in a UV-B-dependent manner, regulating auxin responses and lateral root development 的研究论文,揭示了紫外光UV-B调控侧根发育及生长素响应的新机制。
紫外光UVB是太阳光的一部分,其中窄波段UV-B调控植物发育,如抑制下胚轴伸长,促进子叶张开,促进类黄酮和花青素的积累等。全波段UV-B会引起胁迫,对植物造成损伤。过去对于紫外光信号调控植物发育的研究多集中在地上部分,刘宏涛研究组之前发现UVR8能够直接结合内源激素油菜素甾醇(BR)信号转导中的关键转录因子BIM1、BES1,以及功能未知的转录因子WRKY36,并抑制它们的DNA结合活性进而抑制下游基因表达及伸长,实现光形态建成调控。UV-B促进的UVR8-BES1/BIM1及UVR8-WRKY36结合是光受体UVR8信号转导的早期机制,也是两条全新的UV-B信号通路 (Liang et al., 2018a,b; Yang et al., 2018)(点击查看之前的报道:植生所刘宏涛组连发Dev Cell、Nature Plants揭示紫外光UV-B调控光形态建成的新机制)。紫外光受体UVR8在拟南芥中普遍表达,根中也有表达,但其在根中的功能并不清楚。
刘宏涛研究组发现,UV-B抑制侧根生长,但抑制作用在uvr8突变体中明显减弱,说明UV-B对侧根生长的抑制作用依赖于UVR8。进一步的研究发现,UV-B通过UVR8抑制生长素信号通路,而且只要根中有UVR8表达,其根的表型就与野生型一致,说明根中UVR8自主调控侧根的生长。酵母双杂交筛选UVR8结合蛋白获得了一个MYB转录因子MYB73 (MYB DOMAIN PROTEIN 73),它在酵母中能与UVR8以UV-B依赖的方式相互作用。进一步的研究发现,MYB73的同源基因MYB77 也能与UVR8以UV-B依赖的方式相互作用。MYB77之前被报道通过调控生长素信号而调节侧根生长及发育。表型分析发现,MYB73/MYB77参与调控UV-B下侧根的生长,并且位于UVR8的下游。机制研究表明,UVR8与MYB73/MYB77的DNA结合域相互作用抑制MYB73/MYB77的DNA结合能力,进而抑制其对生长素相关基因的激活作用,调控UV-B下拟南芥侧根的生长发育。
综上所述,UV-B激活UVR8不仅调控地上部分发育也同时调控地下部分发育,UV-B促进的UVR8-MYB73/MYB77结合是光受体UVR8信号转导的早期机制,也是外源光信号和内源生长素信号协同调控植物发育的整合点。
论文原文链接:
https://www.embopress.org/doi/10.15252/embj.2019101928
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