Plant Physiology | 江苏师范大学/天水师范学院合作揭示葡萄糖信号介导的黄化苗转绿的分子机制

近日，江苏师范大学孟来生课题组和天水师范学院王弋博课题组合作在Plant Physiology杂志发表了题为“Glucose Status within Dark-Grown Etiolated Cotyledons Determines Seedling De-etiolation upon Light Irradiation”的研究论文。该研究以模式植物拟南芥为材料，解析了葡萄糖信号调控植物从黄化苗转为正常绿苗的分子机制。

植物的主要光合产物蔗糖和葡萄糖作为植物的主要营养物质之一，在植物生长、发育、胁迫、代谢等的各个方面都起着非常重要的作用。在大多数情况下，蔗糖和葡萄糖以营养信号形式调控植物的生长发育。黄化苗在黑暗的土壤中生长，必然消耗大量的可溶性糖。这些可溶糖全部来自于植物的种子。此外，种子中的脂类和氨基酸等营养物质也通过三羧酸循环转为可溶性糖，供黄化苗吸收利用。因此，黄化苗转绿的过程是大量糖消耗过程，糖在黄化苗转绿过程中作为营养物处于主导地位。

葡萄糖在所有的可溶糖中含量最为丰富，而且葡萄糖是植物可以直接利用的糖。因此，在植物中是最为重要的糖。然而，葡萄糖作为营养物质，同时也作为营养信号，是否调控黄化苗转绿，怎样调控黄化苗转绿尚不清楚。

本研究以模式植物拟南芥作为材料。研究发现葡萄糖信号分子，通过其已知的细胞核感受器HEXOKINASE 1 (HXK1)感知葡萄糖信号。当出芽的种子在黑暗土壤中向上生长时，黄化苗子叶中积累的葡萄糖通过其感受器HXK1促进植物生长调节因子GRF5转录增强，进而转录因子GRF5直接结合到远红外感受器phyA基因的启动子上，抑制其转录表达。从而促进黄化苗转绿。因此，这些葡萄糖信号感受器和其元件形成HXK1-GRF5-phyA模块，调节HXK1介导的葡萄糖信号的感知、放大和传导，从而促进光辐照下黄化苗的去黄化。

孟来生课题组最近四年取得了系统性的研究成果：（1）揭示了老叶的糖信号通过蔗糖转运系统调控新叶气孔发育的分子机制（Bao et al, 2023, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 120 (24) e2302854120）；（2）揭示了蔗糖和葡萄糖信号调控黄化苗转绿的分子机制（Mu et al., 2022, Cell Reports. 38, 110529; Mu et al., 2023, Plant Physiology. kiad508）；（3）揭示了蔗糖和葡萄糖信号促进植物幼年转为成年的分子机制（Meng et al, 2021.Cell Reports 36: 109348）；（4）揭示了葡萄糖信号转运蔗糖从源器官到库器官的分子机制（Tong et al, 2022. PLoS Genetics, 18(9):e1010424）；（5）揭示了葡萄糖信号调控蔗糖转位酶活性，从而调控根生长发育的分子机制（Meng et al, 2020. Plant Physiology, 184: 895–908）。这些研究大大丰富了人们对糖信号调控植物生长发育的理解。

图文来源： 植物生理PlantPhysiol公众号

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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