对于植物而言，光不仅为光合作用提供能量，也是调控生长发育的重要的环境信号。植物可以通过多种光受体可以感受不同波长、强度、方向和周期的太阳光，从而参与调控植物的生长发育。拟南芥蓝光受体隐花素CRY包括CRY1和CRY2，它们调控光形态建成、光周期开花、气孔开闭和气孔发育等过程。在调控光周期开花中, CRY2发挥主要作用，而CRY1的作用只有在 CRY2 突变时才能显现出来。AP2 (APETALA 2)类转录因子则是植物光周期开花途径的重要负调控因子，该家族有 AP2、 TOE1 (TARGET OF EAT 1)、 TOE2、 TOE3、 SMZ 和 SNZ 共 6个成员。近日，上海师范大学生命科学学院杨洪全课题组在Plant Physiology上在线发表了题为“Photoexcited Cryptochrome 2 interacts directly with TOE1 and TOE2 in flowering regulation”的研究论文(https://doi.org/10.1104/pp.20.00486)。
在该项研究中，通过酵母双杂交筛选，获得了一个新的CRY1互作蛋白TOE1，在此基础上检测了CRY1与TOE2，以及CRY2在酵母中也能与TOE1和TOE2互作。通过split-LUC、蛋白共定位和免疫共沉淀等蛋白相互作用验证手段，发现CRY1和CRY2分别与TOE1和TOE2发生依赖于蓝光的直接互作。通过构建cry1 cry2 toe1 toe2四突变体进行遗传关系分析，发现TOE1和TOE2部分地位于CRY1和CRY2的下游调控开花时间。通过pull-down、split-LUC和免疫共沉淀等方法，发现CRY2与TOE1和TOE2的互作可以促进TOE1和TOE2与CO的解离，减弱TOE1和TOE2对CO转录激活活性的抑制，从而促进CO对FT的转录。通过EMSA和ChIP-PCR分析，阐明CRY2能直接抑制TOE1与FT上调控元件Block E的结合。这些结果表明，TOE1 和TOE2作为新的CRY2的下游元件，一方面通过调控CO的转录活性来调控FT的转录，另一方面可能直接与FT结合来调控其转录，从而精细地介导CRY2对光周期开花的调控。
蓝光信号通过CRY2与TOE蛋白互作来调控开花时间的模式图
该研究工作的第一作者为复旦大学博士生杜沙沙，上海师范大学的茅志磊博士为共同资深作者。该工作得到了科技部和国家自然科学基金委的资助。