拟南芥NF-YC7抑制蓝光介导的光形态建成的分子机制研究

Light plays an important role in plant growth and development. Arabidopsis CRY2 (CRYPTOCHROME2) regulates photomorphogenesis as blue light photoreceptor. Even though studies on this have made some progresses, there are still many scientific problems. We screened transcription factors overexpressed lines stock by high-through screening method, and found hypocotyl of two independent NF-YC7-overexpressed lines are longer than that of wild type under low blue light , which is similar to the phenotype of cry2 mutant. By the yeast-two-hybrid, we identified that NF-YC7 interacts with CRY2 in blue light dependent way. The degradation of CRY2 is much faster in NF-YC7-overexpressed lines than wild type under blue light. So we propose that NF-YC7 is a negative regulator in CRY2 inhibiting the blue light-mediated photomorphogenesis by degrading CRY2. To investigate the physiological and biochemical functions of NF-YC7 in plant photomorphogenesis would help us to get a deeper understand on the mechanisms that how CRY2 activity and CRY-mediated signaling pathway are regulated at molecular level. The study can provide theoretical reference for the molecular breeding of crop yield.

光信号在植物生长发育过程发挥重要作用。近年来，拟南芥蓝光受体CRY2（Cryptochrome2）参与植物光形态建成的研究取得了一定的进展，但是仍有诸多科学问题需要解决。本研究利用高通量方法筛选转录因子过表达资源库，发现在低蓝光条件下，NF-YC7过表达株系的下胚轴明显长于相对野生型，与cry2突变体表型相似。酵母双杂交实验证实在蓝光下NF-YC7与CRY2有相互作用。经过蓝光处理后，CRY2的降解在NF-YC7过表达株系中明显比相对野生型快。故猜测NF-YC7很有可能作为负调控因子抑制蓝光介导的光形态建成，而这一过程是通过降解CRY2来实现的。深入研究NF-YC7在植物光形态建成中的功能对于解析CRY2的光活性调节及其介导的光信号转导途径的分子机制具有重要意义。研究光形态建成的调控机制可为农作物产量的分子育种研究提供理论参考。

光信号在植物生长发育过程中发挥重要作用。近年来，拟南芥蓝光受体CRY2（Cryptochrome 2）参与植物光形态建成的研究取得了一定的进展，但是仍有诸多科学问题需要解决。本研究在低蓝光条件下，高通量筛选拟南芥转录因子过表达资源库，试图找到参与CRY2介导的光形态建成过程中的新的转录因子及新的信号机制。经过研究得到以下研究结果：（1），在低蓝光条件下，NF-YC7及与其同源关系较近的同家族成员NF-YC5，NF-YC8和NF-YC12（以下简称NF-YCs）过表达株系的下胚轴均明显长于相对野生型，与cry2突变体表型相似。而NF-YCs的双突（nf-yc7nf-yc12，nf-yc8nf-yc12，nf-yc7nf-yc8）及三突（nf-yc7+/-nf-yc8+/-nf-yc12-/-）在低蓝光条件下的下胚轴均低于野生型。（2），通过体内外免疫过沉淀实验证实NF-YCs与CRY2存在直接互作。（3），为了研究NF-YCs与CRY2的遗传学关系，我们分别将NF-YCs与CRY2共表达，发现在低蓝光条件下，共过表达株系的下胚轴表型与CRY2过表达株系表型一致，明显低于野生型。（4），NF-YCs的过表达能加速CRY2的降解.（5），NF-YCs的表达受光调。蛋白印迹实验结果说明光促进NF-YCs的表达。GUS活性组化实验显示：在黑暗条件下，NF-YCs在下胚轴基部和顶部表达，而在光照条件下，NF-YCs在整个下胚轴部位均有表达。其表达模式与PIF4和PIF5基本一致。（6），在烟草和HEK293系统里研究了NF-YCs、CRY2与PIF4和PIF5的互作，结果证实NF-YCs不仅与PIF4和PIF5分别存在直接互作，且能与CRY2形成三聚体。但是，在与NF-YCs互作过程中，CRY2与PIF4和PIF5可能存在竞争关系。（7），在低蓝光条件下，NF-YCs/pif4pif5的下胚轴矮于野生型，与pif4pif5一致。综上，得出结论：NF-YCs作为CRY2的遗传学上游，可能通过加速CRY2的降解而起到负调控的作用。在该过程中，PIF4和PIF5作为遗传学下游发挥功能。在该信号通路中，NF-YCs不仅分别与CRY2、PIF4、PIF5形成二聚体，且能与CRY2、PIF4和PIF5形成三聚体。本研究的初步成果为全面解析CRY2调控光形态建成提供了新的证据。