植物避荫反应分子机制的研究

避荫植物为了躲避其它植物对阳光的遮蔽会改变营养物质的分配，诱导一系列植物生理与形态变化，统称为避荫反应。其中，最显著和重要的变化是植物茎杆和叶柄的伸长生长，其目的是占据更高的空间，获得更多的阳光。然而由于营养物质的大量消耗，其它组织、器官如根，叶，种子和储藏器官等的发育会减缓。对于高密度种植的农作物，避荫反应无疑会影响作物的产量。因此，有关避荫反应的理论研究会对作物育种具有指导性作用。.避荫反应的信号转导途径是个涉及多种光受体和植物激素的复杂网络，解析这个网络的调控机理，发掘其中的关键基因，是我们研究的目标。在本项申请中，我们围绕已克隆的避荫反应关键基因TAA1，通过回复突变体的筛选与克隆及其功能分析，研究与TAA1途径相互作用的其它基因和信号转导途径。

避荫反应是喜阳植物为了躲避其它植物的遮荫而诱导的一系列反应。大多数作物也是避荫植物，密植作物的避荫反应会极大地影响作物性状和产量，导致严重的减产，因而研究如何有效的减弱避荫反应具有重要的意义。本项申请的研究内容主要包括两个方面：1. 对避荫缺陷性突变体sav3-1/taa1的回复突变体的筛选；2.研究避荫反应的相关机制，尤其是PHYA与避荫反应的关系。通过sav3-1的回复突变体的筛选，我们获得了大量的phyA突变体，说明phyA突变体对下胚轴伸长的影响不依赖于TAA1介导的生长素合成，并且PHYA在遮荫下抑制了避荫反应。在对PHYA途径的进一步研究中，我们发现即使是避荫植物，在遮荫信号过强时，也会诱导耐荫反应。我们通过设置两种不同的遮荫条件，以下胚轴的伸长为表型，运用phyA突变体来研究避荫反应和耐荫反应。我们发现通过改变R:FR的比例，可以使植物分别表现出明显的避荫反应和耐荫反应，这两个反应在遮荫处理24小时后对下胚轴伸长的影响较为明显，是研究二者相互关系的最佳时间。通过转录组分析，我们发现600多个受遮荫调控的基因的表达受PHYA影响，证实了PHYA在耐荫反应中的作用。此外，我们发现phyA的缺失会导致植物在长期的遮荫处理后出现衰老反应，说明PHYA介导的耐荫反应可以帮助植物应对长期的遮荫逆境。我们的研究将为如何利用植物自身的耐荫机制来应对避荫反应所带来的农业危害提供新的应对方法。