NSAAF联盟理事长邓兴旺院士实验室和南京农业大学许冬清实验室等揭示B-box蛋白调控植物光形态建成重要分子机理

 2020年7月12日，邓兴旺院士实验室和南京农业大学许冬清教授实验室合作在植物学领域知名学术期刊《The Plant Journal》在线发表了题为“BBX28/BBX29-HY5-BBX30/31 form a feedback loop to fine-tune photomorphogenic development”的研究论文。该研究发现了B-box家族第五亚家族四个成员BBX28, BBX29, BBX30和BBX31和植物光形态建成的核心调控子HY5形成转录反馈调节机制调控光信号转导。

        B-box蛋白家族是一类在植物中普遍存在的重要调控因子。它们参与了诸多受光调控的植物生长发育过程，如种子萌发、庇荫反应、光形态建成、光周期介导的开花过程等。在实验室前期针对B-box蛋白的研究基础上(Xu et al., 2014 PLos Genetics; Xu etal., 2016 PNAS; Lin et al., 2018 Plant Cell; Heng et al., 2019 Plant Physiology; Heng et al., 2019 PNAS; Xu, 2019 New Phytologist; Song et al., 2020 JIPB; Zhao et al., 2020 Plant Communications), 许冬清教授实验室结合遗传学和分子生物化学的方法，揭示了BBX28, BBX29, BBX30,BBX31四个B-box家族成员协同调控植物光形态建成的工作机理。BBX28和BBX29 分别可以和HY5 形成异源二聚体而抑制HY5的生物化学活性。HY5作为一个 b-ZIP类型的转录因子，直接结合到BBX30和BBX31基因启动子上的G-box 顺式作用元件而抑制这两个光形态建成负调控子的基因表达。而BBX30和BBX31 这两个蛋白可以在植物体内结合到BBX28和BBX29基因的启动子区域并正调控它们的转录表达。由此BBX28/BBX29-HY5-BBX30/BBX31形成了一个反馈调控工作机制以控制下游目的基因的表达和植物光形态建成。

A working model depicting BBX28/BBX29-HY5-BBX30/BBX31 feedback loop in the regulation of photomorphogenesis.

        本项研究工作以南京农业大学农学院作物遗传与种质创新国家重点实验室为第一单位。南京农业大学农学院博士研究生宋昭庆和南方科技大学生物系博士研究生严婷婷为并列第一作者；南京农业大学农学院许冬清教授和北京大学现代农学院邓兴旺院士是本文共同通讯作者；南京农业大学硕士研究生刘九杰、边叶挺；南方科技大学高级研究学者衡月芹博士和兰州大学生命科学学院林芳教授参与了该研究的部分工作。

本项研究得到了国家自然科学基金和南京农业大学高层次人才引进启动经费的资助。