Ультрафиолетовый свет UV-B является важной сигнальной молекулой, которая играет ключевую регулирующую роль в росте, метаболизме и развитии зеленых растений, таких как регулирование фотоморфогенеза (ингибирование удлинения растений, содействие открытию семядолона, стимулирование флавоноидов и цианина Накопление элементов для предотвращения стресса и т. Д.). В процессе завоевания растениями земли они постепенно развили сложные пути для зондирования и передачи сигналов UV-B. UVR8 (UV RESISTANCE LOCUS 8) в настоящее время известен как единственный фоторецептор в зеленых растениях, который может воспринимать УФ-В-излучение и передавать сигналы УФ-В. Он может завершить серию процессов ответа UV-B, взаимодействуя с последующими факторами транскрипции. . Тем не менее, у людей все еще есть споры о происхождении и истории эволюции UVR8-опосредованного UV-B сигнального пути в растениях.
Несколько дней назад команда профессора Чжун Боцзяня из Нанкинского педагогического университета опубликовала онлайн-исследовательскую работу под названием «Происхождение и адаптивная эволюция UV RESISTANCE LOCUS 8-опосредованной сигнализации во время землянизации растений в физиологии растений», в которой систематически объясняется происхождение и история эволюции. Исследование прояснило группы происхождения различных сигнальных путей UV-B у растений и показало, что зеленые растения постепенно эволюционировали различные сигнальные пути UV-B, чтобы адаптироваться к изменяющейся среде UV-B на земле.
Исследователи впервые использовали сравнительную геномику и филогенетические методы для анализа основных элементов сигнального пути UV-B в 79 репрезентативных геномах растений и обнаружили, что рецептор UV-B UVR8 представляет собой очень консервативную эволюционную историю. Последующие негативные регуляторные факторы и факторы транскрипции представляют собой эволюционный ход, отличный от эволюционного курса зеленых растений. Классический сигнальный путь UVR8-COP1/SPA-HY5-RUP у растений произошел из зеленых водорослей. Происхождение этого сигнального пути дает зеленым растениям способность реагировать на УФ-В-излучение. Филогенетический анализ показал, что такие элементы, как BES1/BIM1, WRKY36, MYB73/MYB77 и PIFs, произошли из хара, а MYB13 произошел из группы предков покрытосеменных.
Исследование также обнаружило доказательства, связанные с адаптацией растений к сильной среде UV-B на суше в таких группах, как зеленые водоросли, хара и мох, включая положительные сигналы отбора в UVR8 и RUP и увеличение числа копий факторов транскрипции. Кроме того, использование экспериментов по взаимодействию белков показало, что UVR8 взаимодействует с BIM1, WRKY36, MYB73/MYB77 в ранних наземных растениях печеночного сусла, что дополнительно поддерживает UVR8-BES1/BIM1, UVR8-WRKY36-HY5 и UVR8-MYB73/MYB77. Управляемый сигнальный путь UV-B возник из ранних наземных растений. Факторы транскрипции, такие как BES1 / BIM1, WRKY36, MYB73 / MYB77 и PIF, являются ключевыми регуляторными элементами гормонального сигнального пути. Исследования показали, что создание этих UVR8-опосредованных сигнальных путей обеспечивает основу для связи между передачой сигналов UV-B и эндогенными гормонами растений.
Подводя итог, можно сказать, что в процессе землянизации растений классический сигнальный путь UVR8-COP1/SPA-HY5-RUP претерпел адаптивные изменения, что способствует проведению зелеными растениями трансдукции сигнала UV-B в земной сильной среде UV-B. Физиологическая реакция. В то же время зеленые растения также развили диверсифицированные механизмы трансдукции и взаимодействия сигналов UV-B с эндогенными гормонами растений, расширяя свои пути трансдукции сигнала UV-B и предоставляя им адаптацию к изменяющейся среде излучения UV-B на суше. Основа. Эта исследовательская система раскрывает происхождение и историю эволюции основных компонентов трансдукции сигнала UV-B растений и обеспечивает теоретическую основу для глубокого понимания молекулярных механизмов адаптации растений к стрессу UV-B.
Доктор Чжан Чжэньхуа из Школы наук о жизни Нанкинского педагогического университета является первым автором, а профессор Чжун Боцзянь является соответствующим автором. В исследовательской работе приняли участие докторанты Ши Чэнь и Лю Хунтао из Института физиологии и экологии растений Шанхайского института биологических наук Китайской академии наук. Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая и биологическими преимуществами провинции Цзянсу.
