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王海洋博士文章解析植物关键机制

2018-12-07 00:48:49

王海洋博士《科学》文章解析植物关键机制

生物通报道:来自美国康奈尔大学Boyce Thompson植物研究所(Boyce Thompson Institute),德州大学生物学系等处的研究人员进一步研究了植物光反应调节机制,发现两种光反应关键蛋白:FHY3和FAR1能共同作用,调节另一对蛋白(FHY1和FHL)的表达。这为了解植物光反应调节机制,以及植物光信号传导提供了重要资料。这一研究成果公布在《Science》杂志上。

光合作用(Photosynthesis)是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素,在可见光的照射下,将二氧化碳和水转化为葡萄糖,并释放出氧气的生化过程。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键,而地球上的碳氧循环,光合作用也是必不可少的。光合作用可分为光反应和暗反应两个步骤,光反应能光解水,产生氧气,将光能转变成化学能,产生ATP,为暗反应提供能量。

FHY3和FAR1是两种光调节基因转录调控因子,之前的研究发现FHY1和FHL是植物光反应的关键参与蛋白,但是其在光反应机制调节中的具体作用还不为人知。

在这篇文章中,研究人员以拟南芥(Arabidopsis)作为实验对象,发现拟南芥在未暴露于光之前,就为光反应作了准备。这种准备包括产生一对紧密相关的蛋白——FHY3和FAR1,这两种蛋白的产生会提升另一对蛋白(FHY1和FHL)的含量。

此外,研究人员还发现FHY3和FAR1蛋白与光敏色素A(PhyA)之间存在一个负反馈环(negative feedback loop),即细胞核中积聚的光敏色素A越多,产生的FHY3和FAR1蛋白就越少,这样进入细胞核的光敏色素A就越少。Wang表示,“这一反馈环就像是一个内置的刹车,限制了光反应的信号传导。”而且研究人员还发现,FHY3和FAR1蛋白与某些酶之间存在相似性,这些酶是由跳跃基因(jumping genes)产生的,因此研究人员认为,这表明,FHY3和FAR1蛋白可能是由跳跃基因进化来的。如果确实如此,那么可能正是这一重要的进化过程帮助开花植物在地球上生存下来。(生物通:万纹)

原文摘要:Science 23 November 2007:Vol. 318. no. 5854, pp. 1302 - 1305 DOI: 10.1126/ansposase-Derived Transcription Factors Regulate Light Signaling in Arabidopsis『Abstract』

王海洋 博士E-mail:wanghaiyang@ 教育经历1986年 浙江大学生物系学士 1998年 美国密执根大学博士 工作经历2004-present 中国北京生命科学研究所工作2002-present 康奈尔大学Boyce Thompson植物研究所助理科学家 耶鲁大学分子与细胞发育生物学系邓兴旺实验室从事博士后研究 密执根大学生物系John Schiefelbein实验室进行博士生研究 中国科学院植物研究所研究助理 西北大学生物系研究生研究概述: 该实验室的研究方向主要是运用拟南芥作为模式系统来探索植物光敏素A信号传导以及植物光形态建成的分子生物学、细胞学、和生物化学机制。 光是植物生长发育的主要环境影响因素之一,而且是作物产量的重要决定因子。植物几乎能够感受各种层次的光,包括光照方向、光照持续时间、光量度以及光的波长。而感受这些光主要是通过三种光受体,分别为隐花色素受体、向光色素受体和光敏色素受体。隐花色素和向光色素受体吸收的是蓝光和紫外光A区域的光线,而光敏色素主要吸收的是红光和远红光波长的光。在这些光受体中,对光敏色素受体的作用特点研究的为清楚。在拟南芥中有五种不同的光敏色素,分别被命名为phyA到phyE。这些光敏色素受体在不同的光形态建成反应中所起的作用有时是不同的,有时有部分的冗余甚至相反的作用。PHYB到PHYE 的基因表达产物主要是在连续的红光和白光的光照条件下调控各种光反应。PhyA主要在各种远红外光调控的反应中起作用。 发表文章 Publications: 1. Saijo*, Y., Sullivan*, J. A., Wang*+, H. , Yang+, J., Shen, Y., Rubio, V. , Ma, L., Hoecker, U., and Deng, X.W. 2003. The COP1-SPA1 interaction defines a critical step in phytochorme A-mediated regulation of HY5 activity. Genes Development, 17: . *: These authors contributed equally to this work. +: Wang, H. and Yang, J. are from Boyce Thompson Institute). 2. Wang, H. and Deng, X. W. 2003. Phytochrome A-regulated signaling network and photomorphogenesis. Trends in Plant Sci. 8, . 3. Yi, C., Wang, H., Wei, N., and Deng X.W. 2002. An initial biochemical and cell biological characterization of the mammalian homologue of a central plant developmental switch, COP1. BMC Cell Biology 3:30. 4. Wang, H., Ma, L.-G., Li, J.-M., Zhao, H.-Y., and Deng, X.W. 2002. Analysis of far-red light regulated genome expression profiles of phytochrome A pathway mutants in Arabidopsis. The Plant Journal, 32:. 5. Wang, H., Lee, M.M., and Schiefelbein, J. 2002. Regulation of the cell expansion gene RHD3 during Arabidopsis development. Plant Physiology, 129:.

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