浙江大学揭示植物整合光、温信号平衡其生长与低温抗性的机制

2018年12月15日，《Plant Physiology》在线发表了浙江大学周艳虹教授课题组题为“SlHY5Integrates Temperature, Light and Hormone Signaling to Balance Plant Growth and Cold Tolerance”的研究论文，揭示了植物光信号转录因子HY5整合光、温和激素信号调控番茄生长和低温抗性的机制。研究人员发现，低温诱导了番茄光敏色素PHYTOCHROME A基因的转录和bZIP转录因子SlHY5的积累，在低R/FR比率的短日照条件下表现尤为明显。反向遗传学方法和生理学分析表明，沉默SlHY5会增加番茄植株的冷敏感性，而过表达SlHY5则增强其低温抗性。进一步研究发现，低温下，SlHY5可以直接结合并激活编码赤霉素（GA）失活酶的GIBBERELLIN 2-OXIDASE 4基因，从而降低GA含量；同时，SlHY5可以转录调控脱落酸（ABA）合酶基因SlNCED6的表达，促进ABA积累；因此，温度降低、日照变短及R/FR比例下低时，依赖于PhyA的SlHY5大量积累，引起ABA/GA比例增加，导致植株生长减缓且抗寒性增强。此外，SlNCED6基因沉默后，番茄植株的抗寒性明显减弱。研究不仅为植物整合多方面的环境刺激和激素信号合理平衡生长和低温抗性提供了新思路，而且也为植物长期进化出的季节变化适应性的分子机制提供了新见解。