鄧興旺課題論文揭示植物光形態(tài)建成重要分子機理近日，美國PNAS期刊在線發(fā)表南方科技大學鄧興旺教授課題組題為“Phosphorylation and negative regulation of CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1 by PINOID in Arabidopsis”的研究論文，系統(tǒng)性的研究了COP1復雜而精密的被調(diào)控機制。

 

在自然界中，大多數(shù)的種子是被覆蓋在土壤中， 處于黑暗或者極其弱光的環(huán)境下。此時種子一旦萌發(fā)就開始暗形態(tài)建成，即下胚軸或莖快速伸長、子葉閉合以迅速穿破土壤獲得陽光，進行光形態(tài)建成，進而生長成為健康的植株。

 

 

 

在植物中，CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1（COP1）是一個光形態(tài)建成的核心抑制子，通過其具有的E3泛素化連接酶活性，直接泛素化下游一系列的蛋白底物而促進其通過26S蛋白酶降解系統(tǒng)水解。

 

在動物和人當中，COP1高度保守也行使E3泛素化連接酶的功能，并且其直接參與了包括腫瘤發(fā)生在內(nèi)的多個生物學事件。

 

該研究團隊結(jié)合遺傳學和生物化學的方法，證明Serine/Threonine Kinase（絲氨酸／蘇氨酸激酶）PINOID（PID）直接與COP1進行相互作用并針對其第20位絲氨酸殘基進行磷酸化修飾。

 

這一翻譯后的修飾導致了COP1活性的適度降低，從而維持了植物體內(nèi)COP1活性處于一個正常穩(wěn)定的狀態(tài)，以適應(yīng)植物生長過程中所遇到的多變的生長環(huán)境和確保植物順利的進行光形態(tài)建成過程。

 

該項研究揭示了一個光調(diào)控植物幼苗形態(tài)建成的一個重要分子機制，為進一步理解光調(diào)控植物生長發(fā)育信號通路具有重要意義并為通過基因工程技術(shù)改良作物種子的出土效率提供了理論基礎(chǔ)。

 

這項研究得到了南方科技大學、國家自然科學基金委員會以及北大-清華生命科學聯(lián)合中心的資助。生物系林芳博士、許冬清研究助理教授、江燕博士為本文共同第一作者；鄧興旺和許冬清是本文共同通訊作者；北京大學現(xiàn)代農(nóng)學院、生命科學學院陳浩東副研究員、范六民教授以及瑞典哥德堡大學生物與環(huán)境科學系Magnus Holm教授參與了本項目的部分研究工作。