拟南芥UV-B光受体的亚细胞定位与功能研究

Light is the energy source for photosynthesis and also an informational signal regulating multiple developmental processes in plants. Plants are sensitive to UV-B light, and benefit their growth from appropriate UV-B irradiation. UVR8 is a plant-specific UV-B photoreceptor and mediates UV-B-induced photomorphogenesis. However, the mechanism of the cellular UV-B signal transduction by UVR8 is less understood. We have demonstrated that UV-B induces dual-source accumulation of UVR8 monomers in the nucleus, which suggests the involvement of UVR8 in the regulation of gene expression in a rapid response to UV-B light. Therefore we will focus on the initial key steps of UV-B light signal transduction, and investigate the dynamics of UVR8 subcellular translocation as well as its role in gene expression regulation, so as to illustrate the subcellular localization and function of UVR8.

光不仅为植物光合作用提供能量，也作为一种信号因子调控植物生长发育的诸多过程。植物对UV-B光照尤为敏感。适量的UV-B光照促进植物生长发育从而产生有利的农艺性状。UVR8是植物特有的UV-B光受体，介导UV-B诱导的幼苗光形态建成发育。但UVR8如何在植物细胞内传递UV-B光信号尚不清楚。本项目前期研究发现，UV-B光通过双源机制诱导UVR8单体在细胞核积累，推测其中快速机制可能促使UVR8参与下游基因的表达调控。因此，本项目将针对UV-B光信号的关键初始步骤，通过研究UVR8在从细胞质到细胞核迁移过程中的动态变化规律，以及参与基因表达调控的分子机理，揭示UVR8的亚细胞定位与功能机制。

光不仅为植物光合作用提供能量，也作为一种信号因子调控植物生长发育的诸多过程。植物对UV-B光照尤为敏感。适量的UV-B光照促进植物生长发育从而产生有利的农艺性状。UV RESISTANCE LOCUS 8（UVR8）是植物特有的UV-B光受体，介导UV-B诱导的幼苗光形态建成发育。但是UVR8如何在植物细胞内传递UV-B光信号尚不清楚，如何参与下游基因表达调控亦未全面揭示。本项目建立了UVR8亚细胞定位的实时监测体系，进一步在亚细胞水平上明确了UVR8从细胞质到细胞核迁移这一变化规律，并通过分析细胞核UVR8特异性调控的转录组，发现UVR8在细胞核内与多个转录因子共同调控下游基因表达，阐明细胞核UVR8主要借由光形态建成促进因子ELONGATED HYPOCOTYL 5（HY5）激活光响应的基因表达，同时主要借由光形态建成抑制因子PHYTOCHROME INTERACTING FACTORs（PIFs）抑制生长素响应的基因表达。进一步，鉴定到一个被UV-B光快速激活且依赖于UVR8的新转录因子MYB13。MYB13基因主要在子叶中表达，其蛋白能够结合在生长素响应基因和类黄酮生物合成基因的启动子上并促进它们表达，从而正调控UV-B光诱导的子叶增大和类黄酮积累。UV-B光诱导UVR8与MYB13发生相互作用，并差异性地调节MYB13对不同靶基因的结合，从而实现对子叶发育进程和胁迫适应的调控。该研究提出了UVR8与多个转录因子共同调控基因表达的工作模式，鉴定了UV-B光信号通路的新转录因子MYB13，揭示了UVR8与MYB13互作调控子叶发育和胁迫适应的分子机制，为光调控的植物器官特异性发育模式，以及兼顾生长和防御的分子机制提供了新见解。