上海交大發(fā)現(xiàn)番茄響應(yīng)紫外光UV-B新機制

番茄是低劑量紫外光的UV-B作為一種環(huán)境信號被植物光受體UVR8蛋白感知，通過光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)控植物的生長發(fā)育、次生代謝和對環(huán)境逆境的適應(yīng)性；而強UV-B能夠破壞植物細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和DNA等生物大分子，引起逆境脅迫反應(yīng)。光受體UVR8介導(dǎo)的光信號通路對于植物適應(yīng)環(huán)境具有重要的作用，UVR8通過調(diào)控大量基因轉(zhuǎn)錄表達變化行使其生理學(xué)功能。在UVR8信號通路上目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個轉(zhuǎn)錄因子參與基因表達調(diào)控，其中轉(zhuǎn)錄因子HY5具有非常重要的作用，然而紫外光如何激活HY5基因轉(zhuǎn)錄以及HY5轉(zhuǎn)錄動態(tài)變化的調(diào)控機理都不十分清楚。

2022年2月21日，上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院尹若賀課題組在《The Plant Cell》雜志上發(fā)表了題為“Activation and negative feedback regulation of SlHY5 transcription by the SlBBX20/21-SlHY5 transcription factor module in UV-B signaling”的研究論文，揭示了在紫外光UV-B的處理下，番茄轉(zhuǎn)錄因子模塊BBX20/21-HY5激活HY5基因轉(zhuǎn)錄，而過量積累的HY5蛋白抑制自身基因轉(zhuǎn)錄，形成自身負(fù)反饋環(huán)，維持體內(nèi)HY5的水平，調(diào)節(jié)番茄的光形態(tài)建成。

本研究通過試驗證實了轉(zhuǎn)錄因子模塊BBX20/21-HY5轉(zhuǎn)錄激活HY5，而過量積累的HY5蛋白通過和其協(xié)同作用蛋白BBX20/21競爭結(jié)合自身基因啟動子，抑制HY5基因轉(zhuǎn)錄，形成一個自身負(fù)反饋調(diào)控環(huán)，從而維持適當(dāng)?shù)腍Y5表達水平。對野生型番茄進行不同時間長度的紫外光處理，發(fā)現(xiàn)HY5的轉(zhuǎn)錄水平確實是被紫外光瞬時激活，然后快速降低，表明HY5的自身負(fù)反饋調(diào)控具有重要的生理學(xué)意義。

綜上，該研究以園藝作物番茄為材料系統(tǒng)深入地解析了紫外光瞬時誘導(dǎo)HY5轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機制，進一步拓展了UV-B轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為設(shè)施園藝植物響應(yīng)光環(huán)境信號提供了新的理論支撐。