近日，生命科学学院李刚教授团队在Plant, Cell & Environment在线发表了题为“FAR-RED ELONGATED HYPOCOTYL3 increases leaf longevity by delaying senescence in Arabidopsis”的研究论文，阐明了拟南芥光信号蛋白FHY3通过整合环境光信号和内部信号精准调控叶绿素降解和叶片寿命的分子机理。生科院李刚教授为该论文通讯作者，生科院博士研究生王启斌为该论文第一作者。
植物叶片衰老是叶片发育的最后阶段，直接决定着叶片功能期和寿命的长短。光是直接影响植物生长发育的最重要环境因素之一。拟南芥PIF4在叶片衰老中发挥着关键调控作用，它们能够整合多种信号途径并通过激活EIN3、ABI5和NYE1等下游靶基因表达来促进叶片衰老。转录因子FHY3是光信号蛋转导途径中的关键转录因子。该研究团队2020年发表在Plant Cell的研究成果表明，FHY3和FAR1通过直接抑制WRKY28转录来负调控年龄诱导和光介导的衰老过程（Tianet al.2020）。尽管如此，FHY3是否直接调控叶片衰老的起始或叶绿素的降解进程并不清晰。
图1. 光信号蛋白FHY3调控叶片衰老分子机理的示意图
本研究发现，拟南芥FHY3功能缺失突变体的叶绿素降解加剧，寿命明显缩短。光信号蛋白FHY3直接抑制衰老关键调控因子PIF4和NYE1的转录，且PIF4或NYE1功能缺失均可回补fhy3-4突变体的叶片提前衰老表型。同时，FHY3与PIF4竞争性结合NYE1启动子上的G-box顺式元件，进而阻止PIF4对NYE1的转录激活。此外，FHY3在叶片中的转录水平逐渐衰老进程增加，这与FHY3功能缺失加速叶绿素降解并缩短叶片寿命相一致。遗传分析表明，PIF4作用于FHY3下游，通过影响叶绿素降解和叶片衰老来拮抗调控叶片寿命。本研究发现FHY3是叶片寿命维持和衰老调控的的关键因子，揭示了植物通过整合光信号和内部发育因素来监控叶片衰老和寿命的动态调节机制。
本研究得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金的资助。
编 辑：万 千
审 核：贾 波
