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晋鹏

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[交流] [优秀文章推荐]南科大发现植物光形态建成的重要分子机理

在大自然中，太阳光是植物主要的能量来源。植物通过光合作用系统将太阳能转化为有机物中化学能。而大多数的微生物、动物以及人类直接或者间接的从植物中获得维持生命所必需的能量。除此之外，光作为一种重要的信号时刻在影响着植物的多个生长发育过程，包括种子的萌发、幼苗的形态建成、开花、生物钟节律调控等。

COP1（CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1）是植物光信号转导通路中的核心抑制因子。在模式植物拟南芥中，COP1与SPA（SUPPRESSOR of phyA-105）蛋白形成十分紧密的复合体，作为E3泛素连接酶通过介导光信号的正调控因子泛素化降解来参与植物多个光控生长发育过程调控。这些重要的生物学过程包括植物幼苗的光形态建成、避荫反应及开花等。90年代初继邓兴旺实验室利用植物研究体系发现和研究COP1的重要作用与分子机制后，哺乳动物中COP1重要功能也逐渐受到广泛关注。它可通过介导不同关键蛋白泛素化降解参与到人类重大疾病发生与代谢等调控中。

南科大植物与食品研究所邓兴旺研究团队前期研究，发现模式植物拟南芥中的一个B-box 蛋白BBX21在种子萌发过程中，参与了响应光和植物激素脱落酸（ABA）整合调控（Xu et al., 2014, PLoS Genetics）；并且在植物幼苗的形态建成过程中是一个关键的正向调控子（Xu et al., 2016, PNAS）。在前期研究的基础上，邓兴旺研究团队结合遗传学和生物化学的方法进一步证明，BBX21 的第二个B-box 蛋白结构域是其结合下游调控基因启动子区域，促进下游调控基因表达，进而促进植物的光形态建成所不可或缺的。该项研究揭示了一个光调控植物幼苗形态建成的一个重要分子机制，同时也是首次证明了B-box蛋白结构域是具有结合DNA顺式作用元件的功能，为进一步理解光调控植物生长发育信号通路具有重要意义并为研究其他物种中的B-box 蛋白功能机制提供了有效的理论基础。

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