植物生物钟调控机制

来自耶鲁大学、伦敦大学皇家霍洛威学院、华南师范大学、中科院植物遗传生态学研究所、中国国家作物分子设计工程技术研究中心、中国农业科学院作物科学研究所及湖南杂交水稻研究中心等处的研究人员在新研究中在拟南芥模式生物中揭示了植物生物钟的调控机制，并为植物光信号传导提供了重要的资料。这一研究成果公布在4月17日的《自然—细胞生物学》（Nature cell biology）杂志网络版上。
 
领导这一研究的是著名学者王海洋教授。其早年毕业于浙江大学生物系，曾在美国耶鲁大学随华人著名生物学家邓兴旺教授从事课题研究。受聘美国康奈尔大学植物科学系教授期间，在研究上取得了突出的成果，其对光反应机制研究的相关论文曾发布在国际著名期刊《科学》（Sciecne）上。 
 
生物节律是以生命活动24小时为周期的内在周期性节律。早在世界上第一个单细胞生物出现以前，地球已经自转了大约20亿年，为了适应这种昼夜环境周期性的变化，地球上的许多生物体内发育分化出一个特殊的器官——生物钟，用以协调各种不同组织与器官的昼夜节律。它包括输入系统，核心节律系统及输出系统。无论是植物还是动物在发育、行为、生理、代谢等生命活动的各个层面都受到生物钟的调控。过去的研究证实在植物中光感受器具有感知光线，联系生物钟的重要作用。然而目前科学家们对于光感受器与中央昼夜节律振荡器之间光信号传导的机制，以及日间光信号形成并维持生物钟基因节律性表达模式的机制并不清楚。
 
在这篇文章中，研究人员以拟南芥（Arabidopsis）作为实验对象，证实植物色素A信号通路的三个正调控蛋白FHY3, FAR1 和HY5可与ELF4基因（被认为是中央振荡器的组成部分）的启动子直接结合，并在日间激活它的表达。此外，研究人员还发现昼夜节律控制的CCA1 和 LHY蛋白可在黎明时通过与这些转录促进因子的物理相互作用抑制ELF4的表达。
 
新研究发现证实一些光调控和昼夜节律调控的转录因子通过直接协同作用于ELF4启动子调控了它的周期性表达，并建立了一个连接环境昼夜循环与中央振荡器的潜在分子联系。

生物通 何嫱