论文部分内容阅读
PIFs (PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR)是一种能与光敏色素相互作用的转录因子,具有基本的螺旋-环-螺旋结构,它是光敏色素信号通路的负调节因子,在植物的生长和发育中有着重要的调节作用。本文以pif突变体及其相对应的野生型Col-0为材料,探讨了转录因子PIFs和糖在调节植物的生长和代谢中的作用机制。结果发现,在暗处,PIFs在糖诱导的拟南芥下胚轴伸长中起着正调节的作用,是糖诱导拟南芥下胚轴伸长所必需的因子。当拟南芥幼苗从光下转到暗处以后,在外源蔗糖处理的情况下,Col-0幼苗的下胚轴明显增长,而这种增长作用在pif各突变体中却得到不同程度的削弱,尤其是在4突变体piflpif3pif4pif5 (pifq)中这种削弱效应最为明显,如暗处处理2 d,在Col-0中,糖诱导的胚轴伸长为0.324 cm,而在pifq中仅诱导了0.099 cm。随后的实验发现在不同的光周期下,Col-0幼苗的下胚轴仍然可以很大程度被糖所诱导,如：在18hL/6hD光周期条件下,糖诱导的胚轴长度从0.157 cm增长到0.227 cm,而在6hL/18hD光周期条件下,糖诱导的胚轴长度从0.207 cm增长到0.422 cm。而在pifq中糖的这种作用不是很明显。植物激素GAs是糖诱导下胚轴伸长所必需的,但我们的研究发现外源施加GA3并不能恢复pifq对糖诱导的下胚轴伸长的抑制作用。表明pify对糖的不敏感性并非是由于其体内GA3降低造成的。通过RT-PCR分析,我们发现在暗处糖能够诱导Col-0幼苗中PIF1,3,4,5转录水平的表达,并且这种表达是依赖于GAs的。此外,在连续光下糖能够抑制Col-0幼苗的下胚轴伸长,而在pify中这种抑制作用并不明显；外源的GA3能够恢复光下糖对Col-0幼苗的下胚轴的抑制作用,而在pify中则没有这种现象。这些结果表明,PIFs和GAs共同决定着糖对拟南芥下胚轴的调节。另外,我们对PIFs在连续红光下花青素积累中扮演的可能作用也做了初步的探讨,结果发现pif缺失突变体(pifl-1,pif3-3,pif4-2,pif5-2,pifq)在连续红光下生长能比野生型(Col-0)积累更多的花青素,而在pif超表达突变体(pif3ox,pif5ox)中却得到正好相反的结果,表明PIFs能够负向调节红光下花青素的积累。qPCR结果分析表明,PIFs能负向调节花青素合成相关基因(CHS, CHI, F3H, F3’H, DFR, LDOX)的表达量,以及花青素合成相关转录因子编码基因如PAP1,TT8等的表达。进一步研究发现GAs在PIFs调节红光下花青素积累的过程中有着负调节的作用,外源施加GA3后,在pif突变体中花青素的积累明显减少甚至完全没有花青素的积累,这说明GAs信号参与到PIFs对花青素积累调节的过程当中。综上所述,PIFs在光与糖交互调节植物生长和代谢中起着核心的作用,这些结果的获得为进一步深入研究PIFs在光信号和糖信号协同调节植物的生长和代谢中的作用打下一定的理论基础。