光是植物生长过程中重要的环境因素,一方面,光为光合作用提供能量;另一方面,在太阳移动、风云天气等因素的干扰下,太阳光的光强、光质不断变化,使植物遭受光胁迫,影响生长发育。其中高光和波动光是主要的光胁迫因素。为适应光环境变化,植物建立了一系列响应机制。
近日,武汉大学生命科学学院侯昕教授团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“Plants response to light stress”的综述论文。该综述总结了植物响应光胁迫的生物学过程和分子机制。
围绕植物对光胁迫的响应,该综述主要从三个方面介绍了相关研究进展,包括:
1.植物对光胁迫的系统性反应。例如叶绿体运动、气孔反应、向光性运动、花青素合成以及相关信号转导。
2.光合作用复合体对高光胁迫的响应机制。文中详细阐述了光合作用的热耗散过程、光系统II (Photosystem Ⅱ, PSII)的光损伤和光修复过程及高光胁迫下叶绿体蛋白的表达调控过程。
3.植物响应波动光的机制。植物可通过光合状态转换和环式电子传递等机制调节光合系统之间的能量平衡,避免光强波动造成的损害。此外,PSB27、TLP18.3、MPH2和TRXs等叶绿体蛋白在植物对波动光的响应中也发挥了重要作用。
综上,该综述总结了植物响应高光和波动光的重要研究进展,并提出了该领域值得研究的重要方向。
植物响应光胁迫的模式图。A:叶绿体中活性氧(ROS)的产生与清除;B:细胞核与叶绿体协同调控叶绿体蛋白的表达;C:捕光复合体II (Light-Harvesting Complex Ⅱ, LHCII)在状态转换过程中的迁移。
武汉大学生命科学学院博士后石亚飞为该论文第一作者,研究生柯祥生、杨晓霞、刘宇翰为共同作者,侯昕教授为通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划和杂交水稻国家重点实验室等支持。
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.jgg.2022.04.017
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