植物不能像动物一样趋利避害，而长期进化过程使得植物形成一整套感知外部环境变化、并迅速优化自身生长和发育的系统。不同光质（波长）的信号由不同的光受体分别负责接收和转导，其中光敏色素（phy）主要介导红光和远红光信号途径。在模式植物拟南芥中光敏色素基因家族有五个成员，即PHYA–PHYE，其中phyA蛋白是远红光的主要受体，而phyB–E则主要参与红光信号途径，并且phyB起主导作用。在phyA信号介导的远红光途径中首先发现的重要抑制因子SPA1（suppressor of phyA–105）与COP1（constitutive photomorphogenic1）形成E3泛素化连接酶复合体，它们通过降解光形态建成的正向调节因子，来抑制植物的光形态建成。前人的研究结果发现phyB在远红光下显著地促进拟南芥的黄化反应，与其在红光下的作用相反。然而phyB在该过程的分子与生化机理并不清楚；同时光激活的光敏色素是否通过直接互作的方式来迅速调节COP1–SPA1泛素化连接酶复合体的活性未见报道。为更好的阐述这一系列问题，我们构建了PHYB–GFP过量表达转基因株系，对phyB在远红光信号途径中的作用，进行较为详细的遗传、分子和生化机理研究，主要结论如下：1. PhyB在远红光下抑制拟南芥的光形态建成：在远红光下PHYB–GFP过量表达转基因株系能显著地抑制光形态建成，包括促进下胚轴伸长和抑制花青素和HY5核蛋白的积累；并且phyB–9缺失突变体在远红光的表型与PHYB–GFP正好相反；表明PHYB在远红光下起抑制拟南芥光形态建成的作用。2. PhyB能迅速响应远红光处理：在黑暗到远红光的转换过程中，野生型体内PHYB基因的转录水平逐渐上升到黑暗中的7倍以上；同时phyB–GFP能形成小而不太明亮的核体， phyB核蛋白能迅速的进核，并且这些效应均同样发生在phyA缺失的情况下。暗生长并经红光诱导的幼苗phyB–GFP核体大而明亮，当转入远红光后phyB–GFP荧光迅速弥散，核体迅速变小；而转入黑暗中phyB–GFP的核体没有太大的变化；即使在红光照射12小时后转入远红光中，phyB–GFP依然具有较强的进核能力，表明在远红光条件下phyB–GFP的能量级别并不等于在红光条件下。3. PhyB在远红光中对光形态建成的抑制作用独立于phyA：在远红光条件下，PHYB–GFP过量表达植株的下胚轴比野生型（Col–0）长25.1%以上，同样在phyA–211phyB–GFP也比phyA–211高11.4%以上。在远红光中，除了下胚轴外，phyB抑制子叶开张和促进从远红光转入白光的叶绿素的积累，也同样独立于phyA。4.在远红光信号途径中，phyB位于SPA1的上游：远红光下，spa1–100缺失突变体能彻底抑制PHYB–GFP过量表达和phyB–9缺失突变体对下胚轴伸长的作用，表明远红光中，phyB处于SPA1上游，并且其功能完全依赖于SPA1。5.远红光条件下，phyB能与SPA1互作，并形成复合体：利用酵母双杂技术证明PHYB碳端（CT548）与SPA1碳端的Coiled–Coil和WD–40区段进行物理互作；免疫荧光观察证明phyB–GFP同Myc–SPA1蛋白能共定位细胞核中；远红光条件下Co–IP结果也发现，phyB能同SPA1形成复合体；远红光诱导的phyB与SPA1互作提供了SPA1核聚集的动力。6.远红光条件下，phyB拮抗phyA对SPA1蛋白积累的抑制：在远红光中phyA–211突变体背景下Myc–SPA1蛋白积累增高60%，而phyB–9突变体背景下Myc–SPA1蛋白积累减少40%；并且在phyA–211phyB–9双突变体景下的Myc–SPA1蛋白积累水平位于phyA–211和phyB–9突变体之间；表明远红光条件下，phyB拮抗phyA对SPA1蛋白积累的抑制。7.远红光诱导条件下，phyB能促进SPA1的核聚集：黑暗向远红光转换中，在phyB三种水平条件下phyB–9、野生型和PHYB–GFP背景下，通过比较Myc–SPA1的核蛋白积累，发现随着phyB核蛋白的增加与Myc–SPA1进核的速率呈显著的正相关；并且Myc–SPA1进核的速率与其对phyB–GFP的互作强度一致。8. SPA1是远红光条件下的COP1的核聚集所必需：在远红光中，GUS染色和核蛋白分析均表明，spa1–3缺失突变体背景下GUS–COP1在细胞核中的积累显著低于野生型背景，表明SPA1能维持远红光条件下GUS–COP1的核聚集，是COP1在远红光条件下行驶正常功能所必需。以上结果证明，phyB在远红光中通过促进SPA1的核聚集，通过增强SPA1–COP1泛素化连接酶复合体的核活性，行驶抑制光形态建成的作用；也表明受光激活的光敏色素通过直接互作的方式，能迅速且有效地调节COP1–SPA1泛素化连接酶复合体的活性。