【摘 要】
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光受体介导植物对环境中光信号的感知并通过与信号蛋白互作将光信号在细胞内进行传递,以此调控植物的光形态建成。光形态建成是一种植物依赖于光的细胞分化与器官形成的重要生理发育过程。然而光形态建成调控的分子机制目前并不完全清楚。本实验室前期通过筛选拟南芥转录因子过表达植株群体,分离到一个功能未知的C3H类锌指蛋白基因,并将其命名为ZHE1（Zinc finger-controlled Hypocotyl
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光受体介导植物对环境中光信号的感知并通过与信号蛋白互作将光信号在细胞内进行传递,以此调控植物的光形态建成。光形态建成是一种植物依赖于光的细胞分化与器官形成的重要生理发育过程。然而光形态建成调控的分子机制目前并不完全清楚。本实验室前期通过筛选拟南芥转录因子过表达植株群体,分离到一个功能未知的C3H类锌指蛋白基因,并将其命名为ZHE1（Zinc finger-controlled Hypocotyl Elongation1）。ZHE1过量表达在光下促进下胚轴伸长,而其突变体则与之相反,表明ZHE1是一个在光形态建成中发挥重要功能的光信号蛋白。由此本论文对ZHE1蛋白展开了相关研究,结果表明:（1）不同光质下的ZHE1过表达植株及zhe1突变体都有区别于野生型植株的下胚轴长度,表现出伸长或缩短的表型,同时这种下胚轴表型只出现在短日照条件下而并不出现在长日条件下。这表明ZHE1参与调控拟南芥的光形态建成,并且作为光信号通路的抑制因子发挥作用。（2）ZHE1过表达植株在长日照条件下有明显的叶片早衰及早花等发育表型,说明ZHE1也能够在拟南芥的生长发育过程中发挥重要作用。（3）ZHE1是胞质定位的锌指蛋白,且ZHE1的转录及蛋白水平不受光调控,这说明ZHE1是一个能够稳定存在于黑暗及光下的蛋白,其调控下胚轴生长的机制可能是通过蛋白-蛋白间的相互作用来完成的。（4）通过免疫沉淀-质谱分析以及植物体内免疫共沉淀分析,发现了拟南芥体内可以与ZHE1互作的一些蛋白:红光/远红光受体phy A,蓝光受体CRY1和CRY2,phy A核转运蛋白的调控因子FHY3以及短日照条件下形成大量异源二聚体的FRS7和FRS12,且这些互作在HEK293T系统中也得到了验证。这表明ZHE1能够参与到多条光信号通路中去发挥作用。且ZHE1过表达植株及zhe1突变体在不同光质、以及短日照下特有的下胚轴表型可能也与这些互作蛋白相关。（5）通过HEK293T系统验证,ZHE1能够与非生物活性形式的phy A发生互作。激光共聚焦显微镜观察到黑暗下ZHE1可以与非生物活性形式的phy A共定位于胞质。而且,相比野生型植株ZHE1转基因植株中过量表达的ZHE1蛋白能够在暗转光的过程中滞留phy A入核的速度,导致phy A降解变慢,进而对红光/远红光下的光形态建成进行调节。综上所述,ZHE1可以参与调控红光/远红光、蓝光及短日照条件下光信号通路中的下胚轴生长。且长日照条件下,ZHE1过表达植株的特殊发育表型也表明了ZHE1能够调控拟南芥的多种生长发育过程。这些研究结果为深入探讨ZHE1在光信号转导中的功能多样性以及ZHE1调控拟南芥多种生长发育信号的作用机制提供了理论基础。
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