文獻題目：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：中國科學院植物研究所

發(fā)表時間：2026年3月9日

藍景科信提供：DAP-seq技術服務

主要研究結(jié)果

全球氣候變暖造成氣溫升高，高溫會顯著降低農(nóng)作物產(chǎn)量。植物依靠光敏色素phyB感知溫度與光信號，茉莉酸JA則調(diào)控植物防御與葉片衰老，二者信號通路存在交叉，但高溫協(xié)同JA破壞葉綠體發(fā)育的分子機制尚不清晰。已有研究多局限于下胚軸伸長等熱形態(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)解析關鍵轉(zhuǎn)錄因子HY5與MYC2的全基因組靶標網(wǎng)絡。本研究利用DAP-seq聯(lián)合RNA-seq，闡明phyB整合溫敏與JA信號、通過HY5與MYC2拮抗調(diào)控葉綠體發(fā)育的分子機制。 

研究發(fā)現(xiàn)，茉莉酸甲酯（MeJA）與28℃溫熱處理對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。遺傳分析表明，光溫受體phyB與JA受體COI1功能拮抗——phyB緩解脅迫誘導的黃化，COI1則加劇損傷。通過Y2H、LCI、BiFC、Co-IP及Pull-down實驗，證實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信號交匯的核心蛋白樞紐。

轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示，溫熱與JA協(xié)同激活脅迫及衰老相關通路，同時抑制光合發(fā)育程序；HY5與MYC2調(diào)控的基因集呈相反趨勢。研究通過DAP-seq鑒定二者全基因組結(jié)合位點，二者均識別G-box核心基序，同時結(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及熒光素酶實驗進一步驗證，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子，二者競爭性結(jié)合共同靶標形成調(diào)控開關。

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誘導光合損傷的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制，攻克溫熱與JA信號交叉調(diào)控葉綠體發(fā)育領域，為作物分子育種提供精準基因靶點。

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

圖2. HY5與MYC家族蛋白調(diào)控的基因轉(zhuǎn)錄圖譜。（a）28℃+茉莉酸甲酯處理條件下，hy5-215突變體對比野生型Col-0的差異表達基因數(shù)量；（b）圖a中差異表達基因的火山分布圖；（c）28℃+茉莉酸甲酯處理條件下myc2/3/4三突變體對比野生型Col-0的差異表達基因數(shù)量；（d）圖c中差異表達基因的火山分布圖；（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）兩組技術重復下，HY5結(jié)合峰富集于轉(zhuǎn)錄起始位點（TSS）附近的熱圖；（b）MYC2結(jié)合位點相對于轉(zhuǎn)錄起始位點（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)育相關基因中的富集情況；（f）HY5靶基因在逆境、激素信號通路相關基因中的富集情況；（g）MYC2靶基因在葉片發(fā)育及茉莉酸響應基因中的富集情況。