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    我会理事朱自强教授课题组揭示植物热形态建成调控新机制
    发布时间:2020/3/16 16:16:59  浏览次数:

    我会理事朱自强教授课题组揭示植物热形态建成调控新机制

         20203月,我会理事、南京师范大学生命科学学院朱自强教授课题组在Plant Communications杂志光生物学专刊发表题为“PIF4 and HOOKLESS1 impinge on common transcriptome and isoform regulation in thermomorphogenesis”的研究论文,揭示了植物热形态建成调控中PIF4HOOKLESS1 这两个正调控因子之间的作用关系。

        生长在较高环境温度下的模式植物拟南芥表现出下胚轴伸长、莲座叶叶柄伸长以及叶片上翘的发育表型,这一过程称为热形态建成 thermomorphogenesis (Jin and Zhu, 2019a)。前人过去的研究发现,转录因子PIF4是植物热形态建成维持的关键正调控因子。朱自强课题组最近发现调控拟南芥黄化苗顶端弯钩发育的HOOKLESS1 (HLS1)蛋白也参与热形态建成调控,hls1突变体表现出对高温不敏感的表型 (Jin and Zhu, 2019b)。但HLS1如何参与热形态建成调控以及HLS1PIF4之间的调控关系尚不清楚。另一方面,尽管HLS1基因早在20多年前就已经被克隆 (Lehman et al., 1996),其功能至今仍不明确。HLS1基因编码蛋白序列与乙酰转移酶有很高的相似性,文献报道HLS1可以结合部分基因的启动子区域,并且相关基因的组蛋白乙酰化程度与HLS1蛋白有关,但是HLS1蛋白在体外实验中并不具备乙酰转移酶活性 (Liao et al., 2016),因此,HLS1的信号转导机理目前也不清楚。

    本研究中,作者首先利用RNA-Seq技术分析了HLS1PIF4各自参与调控的高温响应基因,发现受HLS1调控的高温响应差异表达基因中有86.8%同时也受PIF4调控。进一步分析发现同时受PIF4-HLS1调控的700个基因中有194 27.7%)个基因是PIF4的直接靶基因。作者发现HLS1可以直接结合PIF4的已知靶基因YUCCA8启动子,调控YUCCA8的转录。此外作者还发现HLS1PIF4存在直接蛋白相互作用,形成一个调控模块参与热形态建成响应基因的转录调控。另一方面,作者发现PIF4-HLS1还参与高温引起的选择性剪接事件调控,并且PIF4HLS1在这一调控中也存在很高的重叠性。有趣的是,高温引起的差异基因表达调控(转录水平)和选择性剪接事件调控(转录后水平)二者之间的重叠非常低,说明高温通过PIF4-HLS1同时介导了两类调控事件,从而精确调控植物热形态建成。


    图示HLS1PIF4共同作用调控植物热形态建成 

    本研究首次发现HLS1可以和转录因子共同调控下游基因的转录以及选择性剪接事件,为今后进一步深入研究HLS1的生化功能提供了新线索。

         南京师范大学生命科学学院朱自强教授为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、霍英东青年教师基金、细胞活动与逆境适应教育部重点实验室开放课题和江苏省生物学优势学科的支持。

     参考文献:

    Jin, H., and Zhu, Z. (2019a). Dark, Light, and Temperature: Key Players in Plant Morphogenesis. Plant Physiol 180, 1793-1802.

    Jin, H., and Zhu, Z. (2019b). HOOKLESS1 is a positive regulator in Arabidopsis thermomorphogenesis. Sci China Life Sci 62, 423-425.

    Lehman, A., Black, R., and Ecker, J.R. (1996). HOOKLESS1, an ethylene response gene, is required for differential cell elongation in the Arabidopsis hypocotyl. Cell 85, 183-194.

    Liao, C.J., Lai, Z., Lee, S., Yun, D.J., and Mengiste, T. (2016). Arabidopsis HOOKLESS1 Regulates Responses to Pathogens and Abscisic Acid through Interaction with MED18 and Acetylation of WRKY33 and ABI5 Chromatin. Plant Cell 28, 1662-1681.


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