科學家發現擬南芥生物鐘核心振蕩器調控通路

近日，華南農業大學生命科學學院教授黃巍團隊研究發現擬南芥生物鐘核心振蕩器調控脫落酸以及抗冷信號新途徑。相關成果發表于《植物、細胞與環境》（Plant Cell and Environment）。

生物個體進化出適應環境的前瞻性調控機制即生物鐘，對植物逆境脅迫響應至關重要。隨著全球氣候變化加劇，冷凍災害發生頻次逐年增加，嚴重制約了作物的高產和穩產，然而，對晝夜環境變化所導致的植物響應冷脅迫的機制變化相關研究仍然偏少。

該研究揭示了擬南芥生物鐘核心振蕩器TOC1（生物鐘中央振蕩器的一個關鍵夜晚基因）通過抑制MYB44基因調控脫落酸信號通路以及冷脅迫響應的機制。團隊對擬南芥生物鐘基因TOC1的RNA-Seq、ChIP-Seq數據進行生物信息學分析，尋找到TOC1的直接下游基因MYB44，證實了MYB44具有節律性并且受到TOC1調控。研究還發現TOC1和MYB44能通過脫落酸依賴及脫落酸非依賴的方式響應冷脅迫，以確保對各種脅迫做出適當的反應，并在正常生理過程和能量消耗的脅迫反應之間保持平衡。

該研究首次發現了擬南芥的生物鐘核心振蕩器TOC1接近脫落酸最上游的調控通路，在揭示擬南芥生物鐘對脫落酸信號與冷脅迫的調控途徑同時，為優質抗冷作物育種提供了新思路，為連接生物鐘、脫落酸信號和脅迫響應基因的調控網絡提供了深入的見解。

相關論文信息：https://doi.org/10.1111/pce.14922

ABA信號傳導和冷脅迫中TOC1調控MYB44的簡化模型。研究團隊供圖

（注：該簡化模型展示了TOC1-MYB44調控模塊在ABA信號傳導及其對冷脅迫響應中的調控作用。ABA處理能劑量依賴性地誘導TOC1表達。有趣的是，冷脅迫獨立于ABA的存在，獨立地觸發TOC1的快速誘導。此外，TOC1有節律地抑制MYB44的表達，顯示出對ABA信號傳導和冷脅迫響應的負向調控。粗箭頭表示更快、更容易的誘導。）