?　在神奇的植物世界里，光對植物生長發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。植物光敏色素（phy）作為感受紅光和遠紅光的 “小雷達”，在光信號轉(zhuǎn)導過程中扮演著關(guān)鍵角色。phy 主要分為 phyA 和 phyB 等類型，它們能與 PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORs（PIFs）相互作用，進而調(diào)控植物的光響應。然而，此前關(guān)于 phyA、phyB 與 PIFs 之間具體的互作機制，科學界仍存在諸多謎團。比如，雖然已知 phyB 可通過 active phyB-binding（APB）基序與 PIFs 結(jié)合，但 phyA 是否通過 active phyA-binding（APA）基序與 PIFs 結(jié)合并不明確，而且它們結(jié)合的具體結(jié)構(gòu)域和調(diào)控機制也有待探索 。這些問題如同迷霧，阻礙著人們深入了解植物光信號轉(zhuǎn)導的奧秘，也限制了相關(guān)農(nóng)業(yè)應用的發(fā)展。因此，開展對 phy 與 PIFs 互作機制的研究迫在眉睫。

韓國科學技術(shù)院（KAIST）的研究人員勇挑重擔，踏上了解開這一謎團的征程。他們通過一系列嚴謹且富有創(chuàng)新性的實驗，取得了令人矚目的成果。研究發(fā)現(xiàn)，phyA 和 phyB 均通過 phy 的 C 末端輸出模塊（phyOPM）與 APA 相互作用，而 phyB 還能通過 N 末端光感受模塊（phyPSM）與 APB 相互作用。不僅如此，苔蘚植物地錢（Marchantia）的 Mp-phy 也通過 phyOPM-APA 互作與 PIFs 結(jié)合 。這表明 phyOPM-APA 互作是一種古老且保守的特征，存在于擬南芥（Arabidopsis thaliana）的 phyA、phyB 以及地錢的 Mp-phy 中。此外，研究還揭示了 phyOPM-APA 互作促進 PIF3 降解，但不會導致 phyB 自身的破壞；而 phyPSM-APB 互作則會引發(fā) phyB 和 PIF3 的相互破壞。同時，研究人員還闡明了全長 phy 與 APA 的光依賴性互作，源于 phyPSM對 phyOPM的光依賴性掩蔽和去掩蔽機制。這些發(fā)現(xiàn)為深入理解植物光信號轉(zhuǎn)導通路提供了關(guān)鍵線索，有助于人們更好地調(diào)控植物生長發(fā)育，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和植物生物技術(shù)領域具有重要的潛在應用價值。該研究成果發(fā)表在《Nature Communications》上，為該領域的研究開辟了新的方向。

研究結(jié)果

Y2H 實驗捕獲光依賴性互作：研究人員構(gòu)建的 AH109C 酵母菌株能有效產(chǎn)生 PCB，支持有活性的 phy 形成。利用該菌株進行 Y2H 實驗，成功捕獲了 phyBPSM與 PIF3 以及全長 phyB 與其他互作蛋白（如 SPA1、SPA2、ELF3 和 TZP）的光依賴性互作，證明該菌株可用于檢測 phy 與互作蛋白的光依賴性互作。

1. phyA 與 APA 基序的互作：通過 Y2H 實驗和體外結(jié)合實驗發(fā)現(xiàn)，phyA 通過 phyAOPM-APA 互作與 PIF1 和 PIF3 結(jié)合，且這種互作具有光依賴性。phyAPSM無論在何種光照條件下，均不與 PIF3 或其突變體結(jié)合，而 phyAOPM能與 PIF3 及 PIF3mAPB結(jié)合，但不與 PIF3mAPA或 PIF3mAPA/mAPB結(jié)合 。
2. phyB 與 APA、APB 基序的互作：Y2H 實驗、體外結(jié)合實驗和半體內(nèi)結(jié)合實驗表明，phyB 通過 phyBPSM-APB 和 phyBOPM-APA 兩種互作方式與 PIF1 和 PIF3 結(jié)合。phyBPSM與 PIF3 及 PIF3mAPA在紅光下結(jié)合，通過 APB 互作；phyBOPM與 PIF3 及 PIF3mAPB結(jié)合，通過 APA 互作。
3. phyBOPM-APA 互作的功能：免疫印跡實驗顯示，phyBOPM-APA 互作可促進 PIF3 降解，但不會誘導 phyB 破壞；而 phyBPSM-APB 互作會導致 phyB 和 PIF3 相互破壞。在 phyA 突變背景下，紅光可促進 PIF3、PIF3mAPA和 PIF3mAPB降解，但不促進 PIF3mAPA/mAPB降解；在 35S:PHYB-GFP/phyb-9 背景下，當 APB 突變時，phyB 降解被抑制，但 PIF3 降解仍可發(fā)生。
4. Mp-phy 與 APA 基序的互作：Y2H 實驗表明，地錢的 Mp-phy 與 Mp-PIF 以及擬南芥的 PIFs 通過 Mp-phyOPM-APA 互作結(jié)合。Mp-phyPSM不與 Mp-PIF、PIF1 或 PIF3 結(jié)合，而 Mp-phyOPM能與具有完整 APA 基序的 PIFs 結(jié)合。同時，擬南芥的 phyA 和 phyB 也可通過 phyOPM-APA 互作與 Mp-PIF 結(jié)合，說明該互作在進化上是保守的。
5. phyPSM與 APA 的競爭結(jié)合：Y2H 實驗和體外結(jié)合實驗證明，phyPSM的 Pr 形式與 APA 競爭結(jié)合 phyOPM。在黑暗中，phyPSM與 phyOPM結(jié)合，阻止 APA 與 phyOPM結(jié)合；在紅光下，phyPSM從 phyOPM解離，使 APA 能夠結(jié)合 phyOPM，從而解釋了全長 phy 與 APA 的光依賴性互作源于 phyOPM-APA 的光獨立互作。

研究結(jié)論與討論