山东农业大学李刚课题组揭示拟南芥光信号蛋白FHY3整合光信号和年龄信号调控植物叶片寿命

以下文章来源于植物与环境 PCE ，作者植物与环境 PCE

衰老是叶片发育的最后阶段，受到内部年龄信号、发育进程以及外部环境信号等多种因素的共同调控。叶片衰老的起始早晚和衰老进程速度直接决定了叶片功能期的长短和寿命，在农业生产过程中具有重要意义和应用潜力。在植物生长发育状态下，通过感知内部年龄的变化调控叶片衰老起始和进程，但外部的环境变化（如叶片间的相互遮挡造成遮阴环境）可提前诱发或加速叶片衰老。植物如何整合各种信号调控叶片寿命的机制目前还不清楚。

近日，山东农业大学生命科学学院李刚教授课题组在Plant, Cell & Environment发表了题为“FAR-RED ELONGATED HYPOCOTYL3 increases leaf longevity by delaying senescence in Arabidopsis”的研究论文，详细阐述了在模式植物拟南芥中光信号蛋白FHY3整合外部光信号和内部年龄信号控制叶片衰老和寿命的分子机理。

拟南芥光信号蛋白FHY3（FAR-RED ELONGATED HYPOCOTYL3）是植物远红光信号转导过程中的重要转录因子。研究发现，FHY3通过直接结合PIF4（PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 4）和NYE1/SGR1 (NON-YELLOWING1/STAY-GREEN1)基因启动子的FBS顺式作用元件抑制其表达，进而抑制叶绿素的降解进程，延长叶片寿命。遗传学实验表明PIF4和NYE1的缺失突变明显恢复fhy3突变体叶片早衰的表型。此外，FHY3与PIF4竞争性结合NYE1启动子区域的G-box顺式作用元件拮抗调控NYE1的表达，进而影响叶绿素降解过程。FHY3还通过响应年龄信号，在衰老叶片中表达量明显升高，延缓叶片衰老进程。

该研究表明FHY3整合内部年龄信号和外部光信号控制叶片衰老和寿命：随着叶片发育进程，FHY3逐渐积累，直接抑制PIF4和NYE1的转录，从而阻止叶绿素降解，延长叶片寿命；FHY3还作用于光受体phyA和phyB的下游，通过响应红光和远红光信号抑制PIF4、WRKY28、ORE1和NYE1的转录进一步延缓叶绿素降解和叶片衰老进程。揭示了FHY3作为调控叶片衰老的关键调节因子影响植物的生长发育进程。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/pce.14554

本文转载自植物与环境 PCE

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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