“光信号调控植物生物钟 凌晨达到峰值”

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科技日报记者瞿剑

中国农业科学院生物技术研究所与华南农业大学合作，揭示自然界光信号途径和植物内部生物钟相互作用调控生物钟关键基因cca1节律性表达的分子机制，对揭示植物生物钟的整体分子调控机制有十分重要的意义，培育适应不同环境和地区的作物新品种 相关研究成果在线发表在《植物细胞( plant cell )》上。

中国农业科学院生物所副研究员刘扬表示，光是调节植物生物钟，适应不断变化的环境条件的重要信号，植物通过光受体(如光敏色素和隐铬)感知光信号的变化，通过信号输入途径将光信号传播到生物钟内部，从而提高生物钟的 但是，光信号是如何传播到生物钟内部来控制和重置生物钟的呢？ 相关分子机制尚不清楚。

研究表明，光信号转导因子fhy3和far1在光活化生物钟的核心结构，即中央振荡器三个核心因子中的一个基因cca1的过程中发挥着重要的意义。 光可以激活fhy3/far1基因的表达，直接激活cca1基因的转录。 在fhy3 far1功能缺失双突变体中，cca1基因的表达不再由光诱导，节律性表达模式也受到影响。 进一步发现，光敏色素结合蛋白pif5和生物钟的重要因子toc1与fhy3蛋白相互作用，抑制fhy3的转录激活功能，抑制cca1的表达。 研究人员上午发现，高水平的fhy3蛋白、低水平的pif5和toc1蛋白共同在上午表达cca1基因达到高峰。 该研究表明，fhy3、toc1和pif5共同组成了反馈循环调控互联网，一方面控制cca1的光活化，另一方面维持着cca1基因上午的表达峰。