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北京大学的邓兴旺(Xing Wang Deng)教授是世界著名的生物学家,其长期从事植物分子遗传及生理学方面的研究,多次在Cell、Science、Nature等世界权威刊物上发表很有影响的学术文章。并于去年当选为美国科学院院士。本月,邓兴旺教授课题组接连在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表了两篇研究论文,探讨了光形态建成(photomorphogenesis)的调控机制。
光是自然界中影响植物生长发育的最重要的环境因素之一。植物不仅通过光合作用将光能转化成化学能储存起来,光还能以信息的形式作用于植物并调节植物的分化、生长、发育,使其更好地适应外界环境。
这种调节通过生物膜系统结构、透性的变化和/或基因表达的变化促成细胞的分化及结构和功能的改变,最终汇集成组织和器官的建成,就是光形态建成,亦即光控发育或光信号传导的过程。近年来,由于现代生物化学和分子生物学的发展,光形态建成成为了植物发育生物学的一个热点。
众所周知,长波长、低能量的紫外线B (UV-B光)是诱导植物光形态建成的一个重要信号。在过去的十年里,科学家们以拟南芥作为模式植物,采用遗传性和分子方法揭示出了与许多UV-B光特异性信号相关的因子,其中包括UV-B光线受体UVR8;正调控因子COP1和HY5;以及负调控因子cullin4、RUP1和RUP2。然而,到目前为止都还未系统地了解整个光形态建成UV-B信号网络。
在发表于7月21日,题为“Coordinated photomorphogenic UV-B signaling network captured by mathematical modeling”的论文中,研究人员报告称他们结合数学模型和生物学实验,阐析了UV-B光信号传导中不同信号通路的协调机制。揭示了在早期及持续长时间响应致形态发生的UV-B光过程中不同蛋白质复合物之间的功能互作。
而在另一篇题为“Arabidopsis noncoding RNA mediates control of photomorphogenesis by red light”的文章中,研究人员则鉴别出了拟南芥的一个非编码RNA:HID1(HIDDEN TREASURE 1)促进了持续红光下光形态建成。并且证实HID1是通过PIF3来发挥这一作用的,PIF3编码了已知是光形态建成关键抑制物的一个碱性螺旋转录因子。此外,他们还证实HID似乎高度保守地存在于高等植物中。研究人员认为HID1这一新型非编码RNA的功能,代表了对幼苗光形态建成另一个层次的精确调控。