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【研究背景】在自然界种子可以对土壤外部的环境条件进行评估,以确保在适当的季节萌发而开始新的生命周期。光和温度是影响种子萌发的两个重要的环境因素,光敏色素B(PHYB)是光和温度的受体。然而,关于PHYB整合光温信号调控种子萌发的分子生态机制却鲜为人知。【材料与方法】以NtPHYB1过表达(NtPHYB1-GFP),RNAi干扰(NtPHYB1-RNAi),及其野生型(WT)植株T3代种子为实验材料,设置温度(15,20,25,30,35oC)和光周期(全暗,12 h光/12 h黑暗,全光)的交互环境处理,研究种子萌发过程中NtPHYB1对不同光温环境条件的应答;【结果与分析】在不同光温组合中,WT种子的萌发率显著(p<0.05)高于NtPHYB1-GFP和NtPHYB1-RNAi种子,或者无显著性差异(p>0.05),但未发现显著低于它们的情况。从最大萌发率来看,NtPHYB1-GFP种子萌发主要受到全光照处理的抑制,而NtPHYB1-RNAi种子的萌发不仅受到低温处理的抑制,而且受到全暗处理的抑制。在低温区段(约15oC),三个基因型种子的萌发均受到低温信号的强烈抑制,且NtPHYB1-GFP种子的萌发率显著低于WT和NtPHYB1-RNAi种子,此时光信号作用几乎被温度信号作用掩盖。在适温区段(20～25oC),温度信号可以启动并维持种子萌发,此时光的信号亦可有可无,在此区间内,NtPHYB1-GFP和WT种子均可获得最大萌率。在高温区段(30oC～35oC),光信号是维持种子萌发所必需的,三个基因型的种子都表现出相似结果,无光下种子萌发受到强烈抑制;有趣的是只有在此温度区段内且光照条件下,NtPHYB1-RNAi种子才可能获得最大萌发率。【结论】光敏色素B整合光和温度的信号,精确调控种子萌发。在低温区段,PHYB感知低温信号启动下游分子抑制种子萌发;在适温区段,PHYB感知温度信号启动并维持种子萌发;在高温区间(30oC～35oC),PHYB感知温度信号启动萌发但需要光信号共同维持种子萌发的完成。该结果将有助于揭示在农业生产过程中,为什么春天和秋天(约25oC)适宜播种,而冬季(不到15oC)和夏季(大于30oC)不宜播种。种子萌发的适宜萌发季节是长期自然选择和进化的结果,光温受体光敏色素在其中发挥了关键作用。