科學家揭示植物平衡生長和抗紫外脅迫的新機制

植物響應UV-B脅迫的工作模型

三伏天，豔陽高照。在陽光下暴曬的植物如何防曬呢？它們是否也有「防曬霜」呢？

中國科學院分子植物科學卓越創新中心劉宏濤研究團隊的研究有了新發現，揭示了油菜素甾醇信號平衡植物生長和抗紫外脅迫的新機制，相關研究論文近日發表於《植物細胞》。

紫外光UV—B是太陽光的一部分，其中窄波段UV-B調控植物發育，如：抑制下胚軸伸長，促進子葉張開，促進類黃酮和花青素的積累等。全波段UV—B會引起脅迫，對植物造成損傷。引起脅迫反應的UV—B會破壞DNA，引發活性氧積累，並損害光合作用。植物通過積累「防曬」類黃酮，已經進化出有效的機制來防止或限制UV—B誘導的損傷。

因為時間、季節、緯度、海拔、樹蔭和許多其他因素的影響，到達地球表面的UV—B水平是動態的。植物如何適應UV—B水平的變化，協調生長和UV—B脅迫反應，尚不清楚。

植物內源激素油菜素甾醇（BR）在促進植物生長中具有重要功能。此項研究發現油菜素甾醇（BR）信號通過控制植物「防曬霜」——黃酮醇的合成抑制擬南芥等多種作物的UV—B脅迫反應。劉宏濤解釋說：「具有防曬功能的次生代謝物有很多種，除了黃酮醇，還有花青素等，它們都是植物自身具有的。」

內源油菜素甾醇信號轉導中關鍵轉錄因子BES1介導植物生長和UV—B防禦反應之間的平衡。BR激活的BES1抑制黃酮醇生物合成關鍵轉錄因子MYB11、MYB12和MYB111表達，從而減少黃酮醇的積累。引起脅迫反應的UV—B會抑制BES1的表達，從而促進黃酮醇的積累。

研究表明，BR激活的BES1不僅促進植物生長，而且抑制類黃酮的生物合成，從而節約能量，在沒有紫外線UV—B脅迫條件下努力生長。UV—B脅迫抑制BES1的表達，將能量分配給類黃酮的生物合成和UV—B脅迫反應，使植物能夠及時地從生長轉向UV—B脅迫反應，不被紫外線「曬傷」。

紫外線UV—B脅迫也是造成作物減產的原因之一。專家表示，該研究揭示了油菜素甾醇信號平衡植物生長和抗紫外線UV—B脅迫的新機制，對提高植物抗紫外脅迫能力、提高植物黃酮類次生代謝物合成量具有指導意義。（何靜）

相關論文信息：https://doi.org/10.1105/tpc.20.00048

【來源：光明科普】

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