子科生物報道：?株型是重要的農(nóng)藝性狀，它影響著植物光捕獲、光合作用和資源分配，從而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。植物側枝發(fā)育受遺傳因子、環(huán)境因素和內(nèi)源激素等多方面的調(diào)控。

浙江大學喻景權教授課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，番茄中油菜素內(nèi)酯（BR）是解除頂端優(yōu)勢的關鍵信號，它整合植物激素（生長素IAA、獨腳金內(nèi)酯SL、赤霉素GA和細胞分裂素CK）和糖信號，通過BR信號途徑的關鍵轉錄因子BRASSINAZOLE - RESISTANT1（BZR1）直接轉錄抑制側芽中特異表達的BRANCHED1（BRC1）基因，解除其對側芽發(fā)生的抑制作用。該研究以Brassinosteroid signaling integrates multiple pathways to release apical dominance in tomato為題發(fā)表在PNAS（Xia et al, 2021）。光作為能源和信號，是影響植株株型的關鍵環(huán)境因子。然而，側枝發(fā)生如何受光環(huán)境信號的調(diào)控仍不清楚。

2023年4月10日，浙江大學喻景權/周艷虹團隊圍繞番茄植株株型再次在PNAS在線發(fā)表了題為HY5 functions as a systemic signal by integrating BRC1-dependent hormone signaling in tomato bud outgrowth的研究論文，揭示了光信號節(jié)鏈在番茄側枝發(fā)育中的作用。

該研究發(fā)現(xiàn)，紅光受體PHYB的失活或缺失以及藍光受體CRY1a的缺失均導致側芽中HY5蛋白積累的減少和BRC1 轉錄水平的增加，抑制番茄側枝的生長。葉片感受光變化產(chǎn)生的HY5蛋白作為可移動系統(tǒng)信號轉運到側芽，直接抑制側芽內(nèi)BRC1和激活番茄BR生物合成基因的轉錄，從而促進側枝的生長。研究還發(fā)現(xiàn)了BRC1的下游靶標基因，探明BRC1通過直接抑制側芽中CK合成基因LOG4的轉錄，同時激活CK和GA降解基因（CKX7, GA2ox4和GA2ox5）的轉錄水平，影響CK和GA的積累，導致側芽生長受阻。有趣的是，與植物光形態(tài)建成相反，側枝生長主要發(fā)生在日間，這主要與光誘導的HY5抑制了腋芽中BRC1的轉錄有關。

光信號節(jié)鏈在番茄側枝發(fā)育中的作用模式圖

綜上所述，光信號因子HY5作為系統(tǒng)信號在調(diào)控番茄側枝發(fā)育中發(fā)揮關鍵作用。研究不僅揭示了植物光信號在側枝發(fā)育中的作用，也為光環(huán)境調(diào)控來優(yōu)化植株株型，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)提供了科學依據(jù)。

浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術學院喻景權教授為該文的通訊作者，周艷虹教授和英國伯明翰大學Christine Foyer教授為共同通訊作者，博士生董韓、博士生王嘉純?yōu)樵撜撐牡墓餐谝蛔髡?。該研究得到了國家自然科學基金和國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系等項目的資助。