近日，北京大学钟上威研究组与首都师范大学施慧研究组揭示了植物幼苗在出土过程中，如何整合土壤条件的多重环境因子信号，精确调控叶绿体发育的关键元件，并阐明其作用机制。研究结果于年11月7日在线发表于《ThePlantCell》。
幼苗未出土时，叶绿体停滞在*化质体阶段，当幼苗出土后叶绿体迅速成熟。土壤诱导的信号，包括压力和黑暗等，可阻止*化质体转变为叶绿体。然而，幼苗如何整合这些环境信号以调节此过程仍不清楚。本研究鉴定了一个相互依赖的转录模块，可整合机械压力和暗信号，以调控拟南芥的叶绿体发育。ETHYLENE-INSENSITIVE3（EIN3）是乙烯信号转导途径中的主要转录因子，可响应机械压力而被激活。EIN3突变导致黑暗下*化质体过早发育以及光照下严重的光漂白。EIN3抑制*化质体的分化需PIF3参与，PIF3为暗环境下稳定的bHLH转录因子。EIN3和PIF3可直接相互作用并形成相互依赖的模块来抑制大部分捕光复合物（LHC）基因的表达；仅过表达一个LHC基因可导致*化质体的过早发育。EIN3-PIF3转录模块通过相互依赖地与LHC基因的启动子结合以协同阻止叶绿体的发育。总结而言，本研究鉴定了一个转录调控模块，并提出了土壤诱导的多重信号协同调控叶绿体发育的分子机制。
出土幼苗的叶绿体发育调控分子模式图