2015年3月9日🙏🏿，意昂体育平台生命科學學院鄧興旺教授、鐘上威研究員和意昂体育平台定量生物學中心湯超教授研究組合作在《美國科學學院院報》（PNAS）在線發表了題為“Arabidopsis DET1 degrades HFR1 but stabilizes PIF1 to precisely regulate seed germination”的研究論文🤦🏻♂️。該工作首次鑒定到了光調控種子萌發的中心抑製子↕️，並闡述了不同光照條件精確調控植物種子萌發的分子機理。
植物種子萌發受外界環境精確調控，確保在外界環境惡劣時抑製萌發，而當外界環境適宜植物生長時迅速萌發，開啟新的生命周期。光不僅是植物光合作用的能量來源，也是調控植物生長發育的重要環境因子，種子對光環境變化的快速精確反應對植物生存至關重要👜。先前研究發現，負轉錄因子PIF1在黑暗中積累抑製種子萌發🚴♂️，而正轉錄調控因子HFR1通過與PIF1形成異源二聚體使之不能與靶基因結合並以此促進種子萌發，HFR1-PIF1構成了介導光調控種子萌發的核心轉錄調控元件。但是，種子中介導HFR1蛋白降解的E3 ligase，以及光對HFR1-PIF1元件的上遊調控機製尚不清楚。
該研究通過遺傳篩選，發現了進化中保守蛋白DET1在暗中顯著抑製種子萌發。遺傳分析表明DET1作用於HFR1和PIF1上遊。進一步分子生化實驗發現DET1能與HFR1直接相互作用，並通過組成COP10-DET1-DDB1-CUL4 E3泛素連接酶復合體降解HFR1🌉。同時，DET1-COP10能與PIF1直接相互作用，抑製蛋白酶體對PIF1的降解😒，穩定PIF1蛋白積累✊🏼。因此👰🏿，DET1能直接降解核心正轉錄調控因子HFR1和穩定關鍵負轉錄調控因子PIF1，是光調控種子萌發的中心抑製子。該研究進一步定量檢測了不同光照條件下野生型與多種突變體的種子萌發表型🖋，通過數學建模與實驗驗證，發現phyB-DET1-HFR1–PIF1和phyB–DET1–Protease–PIF1形成兩條獨立信號通路➜，分別介導了種子對光照的快速應答和時間積累應答，精確調控種子在不同光照條件下的萌發過程。該項研究揭示了光調控種子萌發的中心抑製子及轉錄因子上遊調控機理，並首次深入而全面地闡述了光調控種子萌發的分子網絡，為分子改良農作物種子萌發性狀🧏🏼，提高種子發芽率提供了重要理論依據🤾🏻。
光調控植物種子萌發分子信號通路模型圖
意昂体育平台生命科學學院鄧興旺教授和鐘上威研究員是該論文的共同通訊作者👩🏿🎨。生命科學學院博士後施慧和定量生物學中心研究生王欣是本文的共同第一作者💃。這是鄧興旺團隊在鑒定到光調控種子萌發信號通路核心正轉錄調控因子HFR1並闡明其分子機理（Shi et al., Plant Cell, 2013）後取得的又一重要進展🤳🏼。該研究工作得到了蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室🦞、科技部973計劃及意昂体育-清華生命科學聯合中心等基金的資助。
