Nature Communications：科学家揭示植物温度感知新机制

来源：农科智库

随着全球变暖，农作物的生长模式和开花时间将会改变。更好地理解光敏色素如何调节植物生长的季节节律，将有助于科学家在新气候条件下培育出最适宜生长的作物。

一种名为光敏色素B的蛋白质可以感知光和温度，刺激植物生长并控制开花时间。目前还不能完全理解植物是如何做到这一点的。

由加州大学河滨分校植物学和植物科学教授Meng Chen带领的一组研究人员揭示了光敏色素B分子在温度刺激下具有意想不到的行为，且其行为取决于光的温度和类型。其论文发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。

光敏色素在活性和非活性形式之间切换，就像一个由光和温度控制的二元开关。在直射阳光下，光敏色素开关“打开”，吸收远红光。这种活跃的形式会抑制茎的生长，从而限制植物在阳光直射下的生长高度。

在阴影中光敏色素活跃性较低，这种“关闭”形式解除了对茎生长的抑制。因此，为了与其他植物争夺更多的阳光，在阴影处生产的植物长得更高。

在细胞内，光会使光敏色素在细胞核内聚合成一个被称为“光体”的单位。当光敏色素B关闭，它位于细胞核外。当“打开”时，它会进入细胞核，改变基因的表达和生长模式。

研究团队研究了拟南芥的叶子和茎在不同温度和光照条件下的细胞行为，拟南芥是植物研究的模式植物。他们的目标是监测光体如何随温度变化。

目前的理解是光敏色素只在“开启”状态下形成光体。研究人员预计，提高温度会产生类似于阴影的效果——它会“关闭”光敏色素，光体会消失。但结果完全出乎意料。

研究小组发现，温度升高并不会导致所有光体立刻消失。相反，特定的光体在特定的温度范围内消失。随着温度的升高，光体的数量会逐渐减少，即光体会选择性地消失。一部分耐热光体即使在温暖的环境中也能持续存在。在温度降低的每一阶段，其余的聚合体会渐次消失。使它们有选择地消失的机制与使它们在阴影中消失的机制不同。这表明单个光体可能是特定温度范围内的传感器。

光体是大型的动态蛋白质复合物。研究结果表明，每个光体可能都有不同的组成，单个光体的独特组成使它们对温度的反应不同。进一步了解每个光体的独特特征将有可能揭示植物温度感应的潜在机制以及温度响应基因在植物中的表达调控作用。