Plant Cell | 兰州大学林芳课题组揭示BBX28和BBX29整合光信号和油菜素内酯信号调控植物生长发育的新机制

责编 | 王一

光信号作为重要的环境信号影响着幼苗的形态建成，油菜素内酯是众多植物激素中调控幼苗形态建成最典型的植物激素，光信号与油菜素内酯信号在幼苗的形态建成中存在着紧密的交互作用，然而其具体的分子机制还不是很清楚。

2022年3月16日，兰州大学生命科学学院/细胞活动与逆境适应教育部重点实验室林芳教授课题组在The Plant Cell在线发表了题为The photomorphogenic repressors BBX28 and BBX29 integrate light and brassinosteroid signaling to inhibit seedling development in Arabidopsis的研究论文。该研究发现光形态建成的抑制因子BBX28和BBX29能够正向调控油菜素内酯信号抑制拟南芥幼苗的生长发育过程。

BBX (B-BOX DOMAIN PROTEIN) 蛋白是一类含有B-box结构域的锌指蛋白，在拟南芥中共有32个成员，主要含有B-box结构域、CCT结构域和VP元件。拟南芥BBX蛋白作为重要的转录调节因子参与植物幼苗的光形态建成、植株开花、避荫反应和各种生物或非生物胁迫等。先前的文献报道，BBX28和BBX29能够与HY5相互作用，通过抑制HY5对下游基因启动子的结合能力进而抑制HY5的转录活性，以此来抑制拟南芥幼苗光形态建成的过程 （Lin et al., 2018 The Plant Cell; Song et al., 2020 Plant Journal） 。然而BBX28和BBX29是否参与植物生长发育的其他生物学过程还不清楚。

为了进一步探究BBX28和BBX29参与植物幼苗形态建成的分子机制。作者利用各种植物激素对BBX28和BBX29的突变体和过量表达转基因植株进行处理，发现油菜素内酯合成的抑制剂Brz (Brassinazole) 处理后，bbx28 bbx29子叶张开的角度与野生型相比明显变大，而BBX28和BBX29过量表达转基因植株子叶张开的角度与野生型相比明显变小，预示着BBX28和BBX29是油菜素内酯信号通路的正调节因子。通过表型分析发现，BBX28和BBX29部分位于BRI1 (BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1) ，BIN2 (BR-INSENSITIVE 2) 和BZR1 (BRASSINAZOLE RESISTANT 1) 的遗传学下游。油菜素内酯处理后BBX28和BBX29蛋白量明显增加，而BRI1和BIN2部分参与油菜素内酯促进BBX28和BBX29蛋白积累的过程。进一步通过酵母双杂交文库的筛选发现BBX28和BBX29能够与油菜素内酯信号通路的正调节因子BEE1/2/3 (BR ENHANCED EXPRESSION 1) 相互作用，并且BBX28/29通过促进BEE1/2/3的转录活性来调节下游目的基因的表达，以此来参与油菜素内酯信号通路所介导的植物生长发育的过程。因此，BBX28和BBX29是新发现的整合光信号和油菜素内酯信号调控植物形态建成的重要调节因子。

兰州大学生命科学学院林芳教授为该论文的通讯作者，兰州大学生命科学学院博士研究生曹婧、硕士研究生梁宇霞和南方科技大学博士研究生严婷婷为论文的共同第一作者。北京大学邓兴旺教授、兰州大学黎家教授、南京农业大学许冬清教授和厦门大学黄烯教授等参与了该工作。该研究得到了国家自然科学基金、中国科协“青年人才托举工程”项目和兰州大学中央高校基本科研业务费等的资助。

参考文献：

Cao, J., Liang, Y.X., Yan, T.T., Wang, X.C., Zhou, H., Chen, C., Zhang, Y.L., Zhang, B.H., Zhang, S.H., Liao, J.C., Cheng, S.J., Chu, J.F., Huang, X., Xu, D.Q., Li, J., Deng, X.W., and Lin, F. (2022). The photomorphogenic repressors BBX28 and BBX29 integrate light and brassinosteroid signaling to inhibit seedling development in Arabidopsis. Plant Cell https://doi.org/10.1093/plcell/koac092.

Lin, F.#, Jiang, Y.#, Li, J., Yan, T., Fan, L., Liang, J.S, Chen, Z.J., Xu, D., and Deng, X.W. (2018) B-BOX DOMAIN PROTEIN28 negatively regulates photomorphogenesis by repressing the activity of transcription factor HY5 and undergoes COP1-mediated degradation. The Plant Cell 30, 2006-2019. (#co-first author).

Song, Z. #, Yan, T. #, Liu, J., Bian, Y., Heng, Y., Lin, F., Jiang, Y., Deng, X.W., and Xu, D. (2020). BBX28/BBX29-HY5-BBX30/31 form a feedback loop to fine-tune photomorphogenic development. Plant Journal. (#co-first author)

https://doi.org/10.1093/plcell/koac092