光不仅是植物光合作用的能量来源，也是植物生长发育重要的环境信号。植物通过多种光受体可以感受多种波长、强度以及方向的太阳光，从而调控光形态建成、开花时间、气孔发育、气孔开闭等发育过程。同时植物内源的生长素信号也参与调控了这些植物的发育过程。
上海师范大学生命科学学院杨洪全课题组近年来围绕光信号与植物激素信号互作调控植物发育的分子机理展开研究，此前揭示了蓝光受体CRY1和红光受体phyB通过直接与生长素信号途径中的阻遏蛋白Aux/IAAs互作促进其蛋白稳定性来抑制生长素信号的机制 (Xu et al.,Mol Plant, 2018, 11:523-541)，以及CRY1与油菜素内酯信号途径的重要转录因子BES1互作来抑制BR信号的分子机制 (Wang et al.,Plant Cell, 2018, 30:1989-2005)。近日，该课题组在New Phytologist上在线发表了题为“Photoexcited CRY1 and phyB interact directly with ARF6 and ARF8 to regulate their DNA-binding activity and auxin-induced hypocotyl elongation in Arabidopsis”的研究论文(https://doi.org/10.1111/nph.16194)。
在该项研究中，通过双分子荧光互补、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phyB分别与生长素响应因子ARF6和ARF8发生依赖于蓝光和红光的直接互作。CRY1和phyB的N端结构域介导了与ARF6和ARF8的互作，而ARF6和ARF8的N端结构域和中间区段（Middle Region）则介导其与CRY1和phyB的互作。通过构建cry1 arf6 arf8和phyB arf6 arf8三突变体进行遗传关系分析，发现ARF6和ARF8位于CRY1和phyB的下游调控下胚轴的伸长。转录组学分析结果表明，CRY1和phyB分别抑制大部分ARF6靶基因的表达。通过EMSA、ChIP-PCR和pulldown等分析，阐明CRY1和phyB都能抑制ARF6和ARF8的DNA结合能力，并且Aux/IAA蛋白可以增强CRY1和phyB抑制ARF的DNA结合能力，而CRY1和phyB则促进Aux/IAA与ARF之间的互作。这些结果表明，光信号可以通过光受体可以通过与ARF的直接互作来抑制ARF的DNA结合能力，也可以通过促进Aux/IAA蛋白积累以及Aux/IAA与ARF的互作来抑制ARF的转录激活活性，来抑制生长素信号而促进光形态建成。
蓝光和红光信号分别通过CRY1和phyB与Aux/IAA和ARF蛋白互作来抑制生长素信号的模式图
该研究工作的第一作者为上海师范大学的茅志磊博士（赫圣博和胥峰博士为共同第一作者）。该工作得到了科技部、国家自然科学基金委和上海市重点实验室项目的资助。