Plant Cell ｜ 北京大学李磊研究组揭示种子见光萌发的分子机制

　　来源 | 北京大学

　　2021年2月22日，北京大学李磊研究组在The Plant Cell在线发表了题为The PIF1-miR408-PLANTACYANIN Repression Cascade Regulates Light-Dependent Seed Germination的研究论文，揭示了远红光下种子萌发的调控新机制。

　　种子见光后解除休眠而萌发是种子植物中重要的生理和形态发生过程。拟南芥种子感知远红外光后，在光敏色素phyA作用下，种子萌发核心抑制因子PIF1（PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR 1 ）被降解，PIF1的降解提高了种子中赤霉素（GA）/脱落酸（ABA）的比例，从而启动了种子萌发。然而，PIF1的降解和GA/ABA平衡之间的调控还不清楚。

　　该研究通过比较种子形成与萌发过程中转录组变化规律，鉴定到蓝铜蛋白PCY (Plantacyanin) 是远红光调控的种子萌发过程中的关键因子。通过遗传分析、转录组比较、内源植物激素定量测定等实验，确定了定位于种子液泡的PCY 是一个萌发抑制子，其通过下调GA/ABA的比例而发挥作用。李磊研究组的前期研究发现，PCY是miR408的一个靶基因。该研究证明，miR408是远红光调控种子萌发过程中的一个激活子。进一步研究发现，PIF1能够直接结合miR408的启动子并抑制其表达，构成了PIF1-miR408-PCY双重抑制通路。遗传学实验证实，PIF1通过抑制miR408而维持PCY以抑制萌发。

　　综上所述，该研究提出了一个PIF1-miR40-PCY抑制级联调控远红光下种子萌发的分子机制：在黑暗中，由于phyA处于非活性状态，被稳定的PIF1结合到miR408启动子，导致miR408的转录抑制并使得PCY累积。在远红光照射后，phyA介导的PIF1降解导致miR408的转录激活，进而沉默PCY。从贮藏液泡中去除PCY有助于GA/ABA比例的增加，最终使种子萌发。该研究对深入理解种子休眠与萌发机制具有重要意义，同时为种源技术攻关提供了新的思路。

　　https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koab060/6146415#