近日，南方科技大学生命科学学院、植物与食品研究所、广东省植物细胞工厂分子设计重点实验室郭红卫教授团队在PLOS Genetics在线发表了题为“IAA3-mediated repression of PIF proteins coordinates light and auxin signaling in Arabidopsis”的研究论文。该研究发现植物通过IAA3-PIFs转录调控模块整合光信号与生长素信号通路调控下胚轴生长的新机制。

光是调控植物生长和发育的重要环境因素之一。植物响应外界光信号后，通过合成生长素等内源激素进一步灵活地调控基因表达。外源光信号和内源生长素信号通路之间的整合使植物得以协调外界环境刺激与内在生长发育，达到适应环境、优化生长的目的。深入研究光信号和生长素信号通路之间的关键节点，对理解植物适应外界环境具有深刻意义。

在种子萌发出土的过程中光诱导植物发生显著的形态变化，即由暗形态建成到光形态建成，这一过程对植物开启后续的生长发育非常重要。对下胚轴生长的调控是光形态建成过程中最显著的变化之一。有关研究表明，光信号通路诱导光形态建成从而抑制下胚轴的生长，而生长素则在一定浓度范围内促进下胚轴的生长。光和生长素相互拮抗地调节拟南芥下胚轴生长，但是它们之间协作调控下胚轴生长的分子机制仍不甚清楚。

研究团队发现生长素信号通路的核心负调因子IAA3调控下胚轴生长与光强相关。与野生型相比，IAA3功能获得型突变体在不同光强下表现为较短的下胚轴；而IAA3功能降低时，拟南芥幼苗在多种光强条件下都表现为更长的下胚轴表型，这表明IAA3在光调节的下胚轴生长过程中是必需的。遗传分析表明IAA3调控下胚轴生长依赖于光形态建成的重要负向调控转录因子PIFs。进一步研究表明，IAA3蛋白与PIFs蛋白直接相互作用，并且IAA3蛋白更倾向于结合非磷酸化的PIFs。转录组测序发现IAA3负调PIFs靶标基因的表达。最后该研究确定IAA3是通过抑制PIFs与下游靶标基因启动子的结合来调控下游基因，进而控制下胚轴生长的分子机制。

图：弱光条件下，植物通过PIFs-YUCCA转录调控元件促进生长素在子叶中的合成，合成的生长素向下运输到下胚轴，导致IAA3蛋白被降解，进而释放了与IAA3互作的PIFs的转录活性，促进下胚轴伸长。

南方科技大学生命科学学院讲席教授郭红卫和研究助理教授杨琰为本文通讯作者，南方科技大学生命科学学院访问学者习雨琳和研究助理教授杨琰为该论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金以及广东省植物细胞工厂分子设计重点实验室基金等项目的资助。

供稿：郭红卫课题组

文字：杨琰

通讯员：付文卿