摘要植物生长环境中光照的质量是由周围植被的情况决定的,当周围植被生长茂盛时,就会对植物的生长造成遮荫。植物通过光受体感知遮荫而做出一系列适应性的反应,植物的这种对周围环境中的光质变化所做出的适应性反应被称为避荫反应。PHYTOCHROME INTERACTINGFACTORS(PIFs)通过调控一系列激素合成基因和细胞伸长促进基因的表达在避荫反应中起着关键作用。但关于避荫反应过程中 PIFs 转录因子的活性和转录调控方面的报道还较少。在本研究中,我们证明了TCP5、 TCP13和TCP17通过PIFs依赖途径和不依赖PIFs途径两种方式来促进生长素的合成,进而介导拟南芥下胚轴在遮荫条件下的伸长。在持续白光(正常)条件下tcp5 tcp13 tcp17(3tcp) 三重缺失突变体表现出比野生型Col-0下胚轴略短的表型;而在遮荫条件下,与野生型相比 3tcp的下胚轴的伸长受到显著抑制,说明 TCP 转录因子在调控避荫反应过程中起着正向调节的作用。我们进一步的研究表明遮荫通过促进 TCP17 蛋白的稳定性而使其含量增加。我们通过遗传学和分子生物学手段证明了TCP17通过直接结合到PIF4和PIF5的启动子区,促进遮荫条件下PIF4和PIF5的表达;同时TCP17还可以与PIF4直接相互作用,促进PIF4的转录活性。TCP17通过在转录和翻译后水平上提高PIFs转录因子的活性进而促进生长素合成。除了通过 PIFs 调控避荫反应过程外,TCP17可以结合到生长素合成过程关键基因YUC2、YUC5和YUC8的启动子区而直接促进它们的表达。TCP通过这两种方式直接或间接地促进遮荫条件下生长素的合成,进而促进下胚轴的伸长。本研究阐明了 TCP 转录因子在介导环境信号调控内源激素水平的生物学过程中的重要作用,为揭示遮荫反应调控植物快速生长的作用机制提供了新的证据。
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