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王雷团队揭示生物钟早晨复合体与脱落酸信号间的反馈调控环路

生物钟协调内源节律和环境变化,使植物在合适的时间启动生长会和应对胁迫。激素信号作为环境响应的关键内源调控因子,与生物钟之间存在复杂的串扰。脱落酸(Abscisic Acid,ABA)作为典型的“逆境激素”,在种子萌发、气孔运动及抗逆响应中发挥关键作用。已有研究表明,生物钟能够调控ABA的合成及其下游信号转导,ABA也能反向调节生物钟节律,但生物钟是否能够直接调控ABA的感知受体,以及ABA如何反馈调控生物钟的分子机制仍不清楚。

王雷团队研究发现,生物钟早晨复合体(Morning Complex,MC)不仅在黎明阶段调控phyA信号通路,介导下胚轴生长,还参与ABA信号通路的调控。MC核心组分TIC(TIME FOR COFFEE)及转录因子CCA1(CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED 1)/LHY(LATE ELONGATED HYPOCOTYL 1)的突变体在种子萌发过程中对ABA表现出显著的超敏感表型,暗示MC在ABA信号通路中发挥关键作用。转录组分析结果显示,在tic突变体中,ABA通路的多个关键基因在黎明时显著上调,其中包括ABA受体基因PYL4PYR1-like 4)、PYL5PYL6;深入研究表明,MC能够直接结合PYL4/5/6的启动子区域,在黎明阶段抑制其转录表达;遗传分析显示,TIC与CCA1/LHY处于同一通路中,共同调控ABA介导的种子萌发过程。另一方面,外源ABA处理可显著延长野生型植株的生物钟周期并降低振幅,同时诱导TIC转录水平的上调。而在tic突变体中,ABA对生物钟周期的调控效应显著减弱,且振荡稳定性受到严重破坏,这一结果暗示TIC在ABA信号向生物钟传递过程中扮演重要角色。综上所述,MC不仅作为生物钟输出模块调控ABA信号,还可能充当ABA反馈调控生物钟的重要枢纽。以上成果拓展了生物钟-激素互作的调控网络。

该成果于4月10日在线发表于Plant and Cell Physiology。植物所特别研究助理苏晨为第一作者,王雷研究员为论文通讯作者。本工作得到国家自然科学基金的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1093/pcp/pcag044

图:生物钟早晨复合体与ABA信号通路间的反馈调控环路示意图


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