轉錄因子SRS5參與調控植物光形態學建成機理研究

《轉錄因子SRS5參與調控植物光形態學建成機理研究》是依託武漢大學，由呂應堂擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：轉錄因子SRS5參與調控植物光形態學建成機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：呂應堂
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

高等植物在黑暗和光照條件下會展現兩種截然不同的形態，其調控機理研究對了解植物生長發育調控有重要意義。我們前期實驗篩選獲得藍光誘導基因SRS5過表達突變體SRSox。SRSox在黑暗條件下表現出光形態建成表型,而在藍光下srs5下胚軸比野生型長。雙突變分析表明，SRSox的短下胚軸在SRSox hy5和SRSox sth3中被部分回復；而且SRS5能調控HY5和STH3的表達。此外，初步ChIP-PCR表明SRS5能結合到STH3的啟動子區；酵母雙雜交顯示COP1能與SRS5互作。我們計畫進一步驗證SRS5在光形態學建成中的作用，檢驗HY5和STH3是否為SRS5的直接下游並深入了解它們間的協同關係，探究SRS5是否受COP1介導的泛素化降解途徑調控,通過回復突變體的深入分析獲得其它因子。研究結果將明確證明轉錄因子SRS5參與調控光形態學建成，並明晰其在藍光介導的光形態建成中如何發揮作用。

結題摘要

高等植物在黑暗與光照下會展現出兩種截然不同的形態建成。已有研究顯示，ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5), B-BOX PROTEIN 21 (BBX21)和BBX22為光形態建成促進基因, 在多種光受體下游發揮重要作用。然而，在黑暗條件下，這些基因的過量表達卻不能表現出光形態建成的表現型。 我們通過篩選突變體庫獲得新的擬南芥突變體SRS5ox。該突變體由雌激素誘導SHI-RELATED SEQUENCE5 （SRS5）基因過量表達所致，在黑暗條件下表現為光形態建成。SRS5屬於SHI基因家族轉錄因子，在光形態學建成中的作用未見報導。我們發現，SRS5基因的表達在藍光誘導下顯著增強。藍光下，SRS5ox和Pro35S: SRS5-GFP的下胚軸比野生型更短，而SRS5插入失活突變體srs5-2下胚軸則更長，這些結果表明SRS5是光形態建成的正調控因子。為了探索SRS5與光形態建成促進基因的關係，將hy5突變體與SRS5ox雜交獲得 SRS5ox hy5。分析發現此雙突變使得SRS5ox短下胚軸表型得到部分回復。SRS5ox中HY5表達上升，而srs5-2中HY5表達下降。ChIP和EMSA實驗證明SRS5能直接結合到HY5啟動子上。這些結果表明SRS5調控擬南芥光形態學建成應是部分通過促進HY5來進行。此外，我們還發現SRS5能夠也能直接結合到其它光形態建成促進基因包括 BBX21和BBX22 的啟動子上，並促進其表達。 因此，SRS5是光信號途徑上游重要的正調控因子，同時調控HY5, BBX21和BBX22等來促進光形態建成。當野生型材料從光下轉入黑暗後，SRS5蛋白積累減少；但是， CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1)突變後，這種減少被抑制從而積累較多SRS5蛋白。反之，過表達COP1能使得SRS5蛋白量減少。COP1同SRS5直接相互作用，並且COP1能直接泛素化SRS5使其降解。這些結果表明，在黑暗條件下，SRS5能夠被 COP1蛋白介導的泛素化系統降解。 本項目研究明確證明轉錄因子SRS5位於光信號上游，通過直接調控光形態發生促進基因的表達參與植物光形態學建成調控，並且此蛋白本身也受COP1蛋白介導的泛素化系統調控。研究結果對我們深入了解植物複雜的光信號調控網路和光形態建成機制有重要意義。