太陽光中的紫外線B (UV?B)不只是環(huán)境脅迫因子，更是調(diào)控植物生長、發(fā)育與抗逆的關(guān)鍵環(huán)境信號。UVR8作為目前唯一已知的植物UV?B光受體，承擔(dān)著感知并傳遞UV?B信號的核心功能，是植物適應(yīng)紫外環(huán)境、維持生長與產(chǎn)量的重要分子開關(guān)。隨著全球紫外輻射水平不斷上升，深入解析UVR8信號通路，既能豐富植物光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的基礎(chǔ)理論體系，也能為作物抗逆育種與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)踐提供重要的科學(xué)依據(jù)與應(yīng)用參考。

近日，Journal of Genetics and Genomics在線發(fā)表深圳大學(xué)劉宏濤教授團(tuán)隊(duì)題為“Recent advances in UVR8-mediated signal transduction”的綜述論文。該綜述系統(tǒng)梳理了UVR8介導(dǎo)的UV?B信號轉(zhuǎn)導(dǎo)領(lǐng)域最新研究進(jìn)展，全面總結(jié)了蛋白互作調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、物種演化特征以及未來研究方向。

該綜述首先對UVR8經(jīng)典信號通路的最新認(rèn)知進(jìn)行總結(jié)，指出UV?B可誘導(dǎo)UVR8二聚體解聚為單體并在細(xì)胞核中富集，進(jìn)而啟動下游基因表達(dá)并完成信號傳遞。同時，研究進(jìn)一步拓展了UVR8的互作蛋白網(wǎng)絡(luò)，證實(shí)其可通過與COP1、RUP1/2、WRKY36、BES1、LOX1等關(guān)鍵蛋白互作，精細(xì)調(diào)控下胚軸伸長、側(cè)根發(fā)育、黃酮合成、氣孔關(guān)閉等多個重要生理過程。此外，該綜述系統(tǒng)闡明了UVR8的非經(jīng)典功能，發(fā)現(xiàn)其在不依賴UV?B的條件下，可在強(qiáng)光脅迫等過程中發(fā)揮作用，突破了傳統(tǒng)認(rèn)知邊界，并指出UVR8通路在水稻、小麥、大豆、番茄等重要作物中兼具保守性與物種特異性，為作物定向遺傳改良提供了重要依據(jù)。最后，研究團(tuán)隊(duì)圍繞新型UV?B受體、核定位機(jī)制、胞質(zhì)功能、翻譯后修飾調(diào)控等關(guān)鍵科學(xué)問題進(jìn)行展望，為該領(lǐng)域未來發(fā)展指明方向。

UV?B條件下，UVR8與非轉(zhuǎn)錄因子的直接互作機(jī)制。在UV?B照射下，UVR8感知信號后由二聚體解聚為單體并在細(xì)胞核富集。單體UVR8通過兩個作用界面與COP1結(jié)合：一方面抑制HY5的泛素化降解以增強(qiáng)其穩(wěn)定性，進(jìn)而調(diào)控下胚軸伸長等過程；另一方面破壞COP1對PIF5的穩(wěn)定作用，促進(jìn)PIF5降解并調(diào)控下游基因表達(dá)。同時，RUP1/RUP2通過雙界面與UVR8互作，促進(jìn)UVR8單體重新二聚化，避免UV?B信號被過度激活。此外，UV?B誘導(dǎo)UVR8在核內(nèi)積累，增強(qiáng)其與DRM2的相互作用，抑制DRM2的催化活性與染色質(zhì)結(jié)合能力，降低基因甲基化水平并促進(jìn)基因表達(dá)。在表皮組織中，UVR8解聚為單體后與LOX1直接結(jié)合并增強(qiáng)其酶活性，促進(jìn)氧脂素信號分子生成，并通過水楊酸途徑調(diào)控氣孔關(guān)閉。

作者簡介

深圳大學(xué)與中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生劉精震為該論文第一作者，深圳大學(xué)劉宏濤教授為通訊作者。相關(guān)工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、深圳市科技計(jì)劃等項(xiàng)目資助。