文章来源:科技日报 发布时间:2020-04-14  作者:瞿剑

    中国农科院生物技术研究所与华南农业大学合作，揭示了自然界光信号途径与植物内部的生物钟互作协同调控生物钟关键基因CCA1节律性表达的分子机理，对于阐明整个植物生物钟的分子调控机理具有十分重要的意义，同时可为培育适应不同环境和地域的作物新品种提供理论指导。相关研究成果在线发表于《植物细胞(Plant Cell)》。
    中国农科院生物所副研究员刘扬介绍，已知光是调节植物生物钟，使之与不断变化的环境条件相适应的一个关键信号，植物通过各种光受体（如光敏色素和隐花色素）来感知光信号的变化并通过信号输入途径将光信号传递到生物钟内部，进而调节生物钟的功能。但光信号是如何传递到生物钟内部来调控和重设生物钟的？相关分子机制尚不清楚。
    研究发现，光信号转导因子FHY3和FAR1在光激活生物钟的核心结构、即中央振荡器3个核心因子中的一个基因CCA1过程中发挥着重要作用。光可以激活FHY3/FAR1基因的表达，使其直接激活CCA1基因的转录。在fhy3 far1功能缺失双突变体中，CCA1基因的表达不再受光诱导，而且其节律性的表达模式也受到影响。研究进一步发现，光敏色素结合蛋白PIF5和生物钟关键因子TOC1可以与FHY3蛋白相互作用，抑制FHY3的转录激活功能，继而抑制CCA1的表达。研究人员还发现在凌晨，高水平的FHY3蛋白和较低水平的PIF5和TOC1蛋白共同维持了CCA1基因的表达在凌晨达到顶峰。该研究揭示了FHY3、TOC1和PIF5共同组成一个反馈循环调控网络，一方面调控CCA1的光激活，另一方面维持CCA1基因在凌晨表达峰值。