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叶绿体作为植物光合作用的核心细胞器,其发育进程受到环境因子与内源激素网络的协同调控。多种植物激素如生长素、细胞分裂素、油菜素甾醇、脱落酸及茉莉酸(JA)等均在叶绿体发生与发育中发挥精细调控作用。尽管光、温等环境信号与茉莉酸介导的激素信号各自调控叶绿体发育的分子机制已有较多研究,但二者如何协同互作、整合信号通路以精准调控叶绿体发育的分子机制,仍是植物发育生物学领域的前沿科学问题。
植物所科研人员针对上述问题开展相关研究,发现28℃与JA联合处理显著加剧子叶黄化,并破坏叶绿体结构和类囊体膜系统。遗传分析表明,该协同作用依赖于光温受体phyB和JA受体COI1,且二者以相反方式调控:coi1突变体对处理不敏感而持绿,phyB突变体则极度敏感,致使黄化加剧。进一步研究发现,phyB与JA信号抑制因子JAZ1/3蛋白直接互作,通过抑制JAZ蛋白降解来削弱JA信号强度;高温则通过抑制phyB活性,解除该保护作用,激活JA信号。在信号下游,转录因子HY5和MYC2发挥拮抗功能:HY5激活叶绿体发育基因并抑制衰老相关基因,而MYC2激活衰老相关基因并抑制叶绿体发育基因,二者形成分子稳态调节模块精细调控子叶发育。
研究揭示了phyB整合温度信号调控JAZ蛋白稳定性,进而通过HY5-MYC2拮抗模块平衡植物生长与高温胁迫适应的分子机制。该调控模块为平衡生长发育与逆境防御提供了可设计的分子开关,有望提升饲草作物苗期生长活力并应用于耐逆新品种培育。
相关研究成果于近日在线发表在国际学术期刊Nature Communications。植物所已毕业博士研究生祁佩佩和副研究员淮俊玲为共同第一作者,湘湖实验室林荣呈研究员和淮俊玲为共同通讯作者。博士研究生姚缘圆和已毕业硕士研究生高楠也参加了该工作。该研究得到浙江省重点研发计划、国家重点研发计划等课题资助。
论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-026-70131-w

phyB介导环境高温和JA信号参与幼苗子叶发育的工作模型
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