敏色素互作因子（PIFs）廣泛存在于苔蘚到被子植物中，并在植物從暗形態(tài)建成到光形態(tài)建成的轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)控作用。PIFs直接與靶基因啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件結(jié)合，調(diào)控基因表達(dá)，或者與其它調(diào)控因子形成復(fù)合物，共同調(diào)控靶基因表達(dá)，PIFs是基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的核心，通過整合內(nèi)部和外部的信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)植物體生長發(fā)育的調(diào)控。植物激素脫落酸（Abscisic Acid，ABA）調(diào)控植物的生長發(fā)育和對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)。ABA信號(hào)通路的很多組分已經(jīng)被鑒定出來。

       越來越多的證據(jù)證明，ABA與PIFs轉(zhuǎn)錄因子家族在光信號(hào)通路、植物生長發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)性方面具有協(xié)同作用。但是PIFs轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的具體機(jī)制并不清楚。

       2020年4月，Biochemical and Biophysical Research Communications發(fā)表了題為“ Phytochrome-interacting factors regulate seedling growth through ABA signaling”的文章，為揭示PIFs轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制提供了重要線索。

研究結(jié)果

1. PIFs轉(zhuǎn)錄因子在擬南芥各器官中廣泛表達(dá)并且受到ABA調(diào)控

       通過RT-qPCR發(fā)現(xiàn)PIF1, PIF3, PIF4和PIF5在多種組織器官和發(fā)育階段均有表達(dá)。ABA處理后，PIF1, PIF3和PIF4的表達(dá)水平升高，但是PIF5的表達(dá)受到抑制。

2. pif突變體在幼苗生長期對(duì)脫落酸不敏感

       首先構(gòu)建了pif1, pif3, pif4, pif5, pif3/4/5, pif1/3/4/5和pif1/3/4突變體并對(duì)突變效果進(jìn)行了驗(yàn)證。將突變體和野生型種子在含有ABA的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，與野生型相比，pif突變體在幼苗生長階段，呈現(xiàn)出對(duì)ABA脫敏的表型。

3. 過表達(dá)PIF3和PIF5增強(qiáng)了幼苗對(duì)脫落酸的敏感性

       為進(jìn)一步驗(yàn)證PIFs轉(zhuǎn)錄因子在ABA信號(hào)通路中的作用，將PIF3和PIF5的過表達(dá)株系在ABA的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，與野生型相比，過表達(dá)植株的生長受到明顯抑制，呈現(xiàn)出對(duì)ABA超敏感的表型。

4. 通過DAP-seq分析在基因組水平上鑒定PIF3和PIF5轉(zhuǎn)錄因子在DNA上的結(jié)合位點(diǎn)

        已經(jīng)有多項(xiàng)研究使用ChIP-seq對(duì)PIFs轉(zhuǎn)錄因子在基因組水平的結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行了鑒定，但是ChIP-seq方法受限于特異性抗體的質(zhì)量，并且操作復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)難度大。本研究使用了一種新的方法：DAP-seq（DNA親和純化測(cè)序）對(duì)PIF3和PIF5在基因組上結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行了鑒定。最終鑒定出PIF的保守motif為G-box，與已有的研究結(jié)果一致，并且鑒定出一批ABA響應(yīng)的基因是PIFs的下游靶基因，比如PYL3，PYL6, PYL12, SnRK2.2, CPK4, CPK6, ABI5, ABF3和KIN1。2020年2月，在Molecular Plant期刊上使用酵母單雜交、EMSA等技術(shù)證明PIF1、PIP4和PIF5能夠結(jié)合到ABI5啟動(dòng)子區(qū)的G-box上（Qi et al., 2020）。DAP-Seq的結(jié)果與此結(jié)果相互印證。本研究證明了DAP-seq的可行性和有效性。

討論

      該研究通過DAP-seq鑒定出很多與ABA相關(guān)的PIFs靶基因、參與ABA合成的基因通路以及ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的組分。揭示了PIFs參與ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)制并非簡單的單向調(diào)節(jié)，還存在反饋調(diào)控閉環(huán)。

參考文獻(xiàn)：

Liang S, Gao X, Wang Y, Zhang H, Yin K, Chen S, Zhang M, Zhao R. Phytochrome-interacting factors regulate seedling growth through ABA signaling. Biochem Biophys Res Commun. 2020. 526(4):1100-1105. doi: 10.1016/j.bbrc.2020.04.011.

Qi L, Liu S, Li C, Fu J, Jing Y, Cheng J, Li H, Zhang D, Wang X, Dong X, Han R, Li B, Zhang Y, Li Z, Terzaghi W, Song CP, Lin R, Gong Z, Li J. PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORS interact with the ABA receptors PYL8 and PYL9 to orchestrate ABA signaling in darkness. Mol Plant. 2020. 13(3):414-430. doi: 10.1016/j.molp.2020.02.001.

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