4月23日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，揭示了植物通過耦合光敏色素信號(hào)途徑與獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)途徑協(xié)同調(diào)控植物分枝的分子機(jī)制。該研究首次從蛋白互作層面闡明了調(diào)控植物密植栽培條件下分枝發(fā)生的分子機(jī)制，完善了植物避蔭反應(yīng)的調(diào)控機(jī)理，可為耐密植作物新品種的培育提供理論指導(dǎo)。該成果在線發(fā)表在《自然.通訊（Nature Communications）》上。
據(jù)王海洋研究員介紹，分枝（分蘗）數(shù)目是影響植株株型、產(chǎn)量和生物量的關(guān)鍵因素。但在密植栽培條件下，植物間的相互遮蔭會(huì)誘發(fā)植物產(chǎn)生避蔭反應(yīng)，引起植株分枝（分蘗）數(shù)目急劇減少，最終導(dǎo)致植物單株產(chǎn)量下降。因此，生產(chǎn)上需要培育耐密植的作物品種以增加其群體產(chǎn)量。該團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)植物可通過光敏色素信號(hào)途徑感應(yīng)密植條件下光信號(hào)的變化，調(diào)控下游miR156-SPL分子模塊，進(jìn)而控制植物的避蔭反應(yīng)。此外，最近研究發(fā)現(xiàn)獨(dú)腳金內(nèi)酯是一種抑制植物分枝（分蘗）的主要植物激素。但是目前光敏色素介導(dǎo)的光信號(hào)途徑和獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)途徑如何在密植栽培條件下協(xié)同調(diào)控植物分枝（分蘗）的分子機(jī)制尚不清楚。
在該研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)miR156-SPL分子模塊的2個(gè)重要成員，SPL9和SPL15蛋白，可以直接激活下游分枝關(guān)鍵負(fù)調(diào)控因子BRC1的轉(zhuǎn)錄，從而抑制植株分枝的產(chǎn)生；光敏色素A (phyA) 信號(hào)通路中的2個(gè)重要信號(hào)傳導(dǎo)因子FHY3/FAR1和獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)途徑重要因子SMXL6/7/8都可以與SPL9/15 2個(gè)蛋白互作，并抑制SPL9/15對(duì)BRC1的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，從而促進(jìn)植株分枝的產(chǎn)生。此外，研究還發(fā)現(xiàn)FHY3和FAR1能直接促進(jìn)SMXL6和SMXL7的轉(zhuǎn)錄。在遮蔭或密植栽培條件下，F(xiàn)HY3和FAR1蛋白水平下降，引起SMXL6和SMXL7的轉(zhuǎn)錄本和蛋白水平下降，使SPL9/15蛋白被釋放出來(lái)，導(dǎo)致其下游基因BRC1的轉(zhuǎn)錄水平升高，從而抑制了植株分枝的產(chǎn)生。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重大研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程資助。（通訊員 崔艷）
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-020-15893-7
