近日，中國農業科學院生物技術研究所創新團隊在光信號調控植物磷饑餓領域取得重要進展。該研究發現，光作為調控植物生長和發育最重要的環境信號因子之一，可以促進轉錄因子（PHR1）基因的表達，這不僅加深了對植物磷饑餓反應分子調控機理的理解，而且為培育磷高效利用作物新品種提供了理論依據。相關研究成果于8月26日在線發表在植物科學頂級期刊《植物細胞學（The Plant Cell）》上。
磷是植物生長發育與繁殖必需的營養元素之一。磷在植物體內參與光合作用、呼吸作用、能量儲存和傳遞、細胞分裂等過程，促進植物生長與發育。在農業生產中一般通過施加磷肥來增加土壤中的磷含量。然而，目前全球面臨磷資源稀缺和磷肥過度施用導致農業生產成本升高、土壤及水體嚴重污染的雙重挑戰。因此如何有效地提高作物對磷的吸收和利用是一個生產上的難題。過去研究發現當植物面對磷饑餓的環境時，會表現出一系列的適應性生長變化來增強磷的獲取和利用，包括根系結構的重塑，光合作用降低，花青素和淀粉積累等。這些生長發育的改變很多都是由一個重要的MYB轉錄因子（PHR1）調控，但是PHR1如何響應磷饑餓和其他的環境信號來啟動磷饑餓反應的分子機理尚不清楚。
生物所王海洋研究員領銜的創新團隊發現，光作為調控植物生長和發育最重要的環境信號因子之一，可以促進PHR1基因的表達。三個重要的光信號轉導因子（FHY3，FAR1和HY5）可以直接與PHR1啟動子結合，其中FHY3和FAR1促進，而HY5抑制PHR1的轉錄。另外，植物激素乙烯通過其信號轉導關鍵轉錄因子EIN3 直接激活PHR1的轉錄。FHY3還可以和EIN3 直接互作，而HY5能夠抑制FHY3和EIN3對PHR1的轉錄激活。光和乙烯都可以促進FHY3蛋白的積累，而乙烯可以抑制HY5蛋白的積累。這些研究結果表明光和乙烯通過信號整合于PHR1的啟動子，來協同調控植物PHR1的表達和磷饑餓反應。該研究不僅加深了對植物磷饑餓反應分子調控機理的理解，也為培育磷高效利用作物新品種提供了理論依據。
該論文以中國農科院生物技術研究所為第一完成單位，生物所劉揚博士和謝鈺容副研究員為該論文共同第一作者，王海洋研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金，中國農業科學院科技創新工程，中國博士后基金等項目的資助。（通訊員 崔艷）
文章鏈接：http://www.plantcell.org/content/early/2017/08/25/tpc.17.00268
