Plant Physiol | 中科院植物所林荣呈团队发现JAZ3调控光温形态建成新机制

光照与温度是影响植物生长发育非常重要的两个环境因素。光不但为植物光合作用提供能量来源，而且作为一种信号物质调控植物生长发育。在不造成植物胁迫情况下的环境高温也调节植物的形态建成和开花等过程。PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 4（PIF4）作为一个重要的转录因子，介导了光照和温度的信号转导途径。茉莉酸（jasmonate, JA）调控植物生长发育、防御病原菌侵染以及响应食草昆虫伤害等过程。研究表明，JA信号途径中的关键因子参与光信号转导，编码JA代谢关键酶的基因受到高温诱导，但是对于光照、温度和JA信号因子交互调控植物形态建成的机制研究的并不多。

近日，中国科学院植物研究所光生物学重点实验室林荣呈研究员团队在Plant Physiology上在线发表了题为 “JASMONATE ZIM-DOMAIN PROTEIN 3 regulates photo- and thermo-morphogenesis through inhibiting PIF4 in Arabidopsis”的研究论文，揭示了JA信号通路关键转录调控因子JAZ3通过抑制PIF4转录活性及对下游基因启动子的结合能力，调控光温形态建成的分子机制。

该研究发现，在红光、远红光、蓝光及弱白光条件下，拟南芥 JAZ3-GFP过表达株系下胚轴均比Col短。酵母双杂交实验、烟草荧光素酶互补成像实验（LCI）以及体内Co-IP实验证明JAZ3与PIF4互作。JAZ3蛋白具有prion-like（PrD）结构域且大部分区域高度无序，这说明其可能具有相分离特性。体外纯化的JAZ3-GFP蛋白在适宜的条件下可以聚集形成液滴并发生融合，激光漂白后可以恢复荧光。体内表达的JAZ3-GFP蛋白也会形成蛋白凝聚体并具有液态属性。PIF4蛋白具有一段非典型的PrD结构域。体内表达的PIF4-GFP蛋白可以形成蛋白聚集体，但是激光漂白后不能恢复。体外纯化的PIF4-mCherry蛋白不能形成液滴，但是与JAZ3-GFP蛋白融合后可以形成液滴，与JAZ3-GFP蛋白共定位，并且激光漂白后可以恢复，这说明JAZ3蛋白促进了PIF4蛋白形成相分离的能力。转录组实验结果表明，JAZ3和PIF4共同调控了很多参与下胚轴伸长基因，例如EXP2、IAA6、IAA19等。原生质体转录激活实验和EMSA实验均表明，JAZ3抑制了PIF4对下游基因的转录激活能力和结合能力。该研究表明JAZ3蛋白形成相分离，通过招募PIF4并改变PIF4的分布状态，从而抑制PIF4的功能（图1）。

图1 JAZ3与PIF4互作并抑制PIF4对下游基因的激活能力

中国科学院植物研究所光生物学重点实验室林荣呈研究员和淮俊玲副研究员为本文通讯作者，淮俊玲副研究员与已毕业硕士生高楠为本文第一作者。本研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金面上项目的资助与支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae143