文獻(xiàn)題目：Phytochrome B integrates jasmonic acid and warm temperature signaling pathways to regulate cotyledon chloroplast development

發(fā)表期刊：Nature Communications

影響因子：18.1

物種：擬南芥

發(fā)表單位：中國(guó)科學(xué)院植物研究所

發(fā)表時(shí)間：2026年3月9日

藍(lán)景科信提供：DAP-seq技術(shù)服務(wù)

主要研究結(jié)果

全球氣候變暖造成氣溫升高，高溫會(huì)顯著降低農(nóng)作物產(chǎn)量。植物依靠光敏色素phyB感知溫度與光信號(hào)，茉莉酸JA則調(diào)控植物防御與葉片衰老，二者信號(hào)通路存在交叉，但高溫協(xié)同JA破壞葉綠體發(fā)育的分子機(jī)制尚不清晰。已有研究多局限于下胚軸伸長(zhǎng)等熱形態(tài)建成表型，缺乏子葉葉綠體層面的全局轉(zhuǎn)錄證據(jù)，也未能系統(tǒng)解析關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子HY5與MYC2的全基因組靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。本研究利用DAP-seq聯(lián)合RNA-seq，闡明phyB整合溫敏與JA信號(hào)、通過(guò)HY5與MYC2拮抗調(diào)控葉綠體發(fā)育的分子機(jī)制。 

研究發(fā)現(xiàn)，茉莉酸甲酯（MeJA）與28℃溫?zé)崽幚韺?duì)擬南芥子葉葉綠素積累和葉綠體超微結(jié)構(gòu)具有累加破壞效應(yīng)。遺傳分析表明，光溫受體phyB與JA受體COI1功能拮抗——phyB緩解脅迫誘導(dǎo)的黃化，COI1則加劇損傷。通過(guò)Y2H、LCI、BiFC、Co-IP及Pull-down實(shí)驗(yàn)，證實(shí)phyB可直接結(jié)合JAZ1和JAZ3，抑制其泛素化降解；而28℃高溫削弱二者互作，加速JAZ蛋白降解，釋放下游MYC轉(zhuǎn)錄因子，確立phyB為溫度與JA信號(hào)交匯的核心蛋白樞紐。

轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示，溫?zé)崤cJA協(xié)同激活脅迫及衰老相關(guān)通路，同時(shí)抑制光合發(fā)育程序；HY5與MYC2調(diào)控的基因集呈相反趨勢(shì)。研究通過(guò)DAP-seq鑒定二者全基因組結(jié)合位點(diǎn)，二者均識(shí)別G-box核心基序，同時(shí)結(jié)合RNA-seq數(shù)據(jù)篩選出功能性靶基因：HY5直接激活GLK1、WAG2等葉綠體發(fā)育基因，MYC2特異性結(jié)合NYC1、RAP2.6等葉綠素分解與衰老基因。Y1H、ChIP-qPCR及熒光素酶實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，常溫下HY5穩(wěn)定結(jié)合光合基因，而雙重脅迫下MYC大量富集衰老基因啟動(dòng)子，二者競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合共同靶標(biāo)形成調(diào)控開(kāi)關(guān)。

綜上，本研究系統(tǒng)闡明HY5與MYC2在葉綠體發(fā)育中的拮抗功能，揭示高溫加劇JA誘導(dǎo)光合損傷的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制，攻克溫?zé)崤cJA信號(hào)交叉調(diào)控葉綠體發(fā)育領(lǐng)域，為作物分子育種提供精準(zhǔn)基因靶點(diǎn)。

圖1. 光敏色素phyB與JAZ1、JAZ3發(fā)生直接蛋白互作。（a）酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)；（b）熒光素酶互補(bǔ)成像（LCI）實(shí)驗(yàn)；（c）雙分子熒光互補(bǔ)（BiFC）實(shí)驗(yàn)；（d、e）免疫共沉淀（Co-IP）實(shí)驗(yàn)；（f、g）體外Pull-down實(shí)驗(yàn)。

圖2. HY5與MYC家族蛋白調(diào)控的基因轉(zhuǎn)錄圖譜。（a）28℃+茉莉酸甲酯處理?xiàng)l件下，hy5-215突變體對(duì)比野生型Col-0的差異表達(dá)基因數(shù)量；（b）圖a中差異表達(dá)基因的火山分布圖；（c）28℃+茉莉酸甲酯處理?xiàng)l件下myc2/3/4三突變體對(duì)比野生型Col-0的差異表達(dá)基因數(shù)量；（d）圖c中差異表達(dá)基因的火山分布圖；（e）HY5正向調(diào)控基因的GO富集分析；（f）MYC家族蛋白正向調(diào)控基因的GO富集分析。

圖3. 基于DAP-seq繪制HY5與MYC2全基因組結(jié)合圖譜。（a）兩組技術(shù)重復(fù)下，HY5結(jié)合峰富集于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)（TSS）附近的熱圖；（b）MYC2結(jié)合位點(diǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)（TSS）的分布曲線；（c）HY5結(jié)合峰內(nèi)顯著富集基序的DNA保守序列圖；（d）MYC2結(jié)合峰內(nèi)顯著富集基序的DNA保守序列圖；（e）HY5靶基因在子葉發(fā)育相關(guān)基因中的富集情況；（f）HY5靶基因在逆境、激素信號(hào)通路相關(guān)基因中的富集情況；（g）MYC2靶基因在葉片發(fā)育及茉莉酸響應(yīng)基因中的富集情況。