株型是重要的農藝性狀，它影響著植物光捕獲、光合作用和資源分配，從而影響農作物的產量和品質。植物側枝發育受遺傳因子、環境因素和內源激素等多方面的調控。

  浙江大學喻景權教授課題組前期研究發現，番茄中油菜素內酯(BR)是解除頂端優勢的關鍵信號，它整合植物激素(生長素IAA、獨腳金內酯SL、赤霉素GA和細胞分裂素CK)和糖信號，通過BR信號途徑的關鍵轉錄因子BRASSINAZOLE - RESISTANT1(BZR1)直接轉錄抑制側芽中特異表達的BRANCHED1(BRC1)基因，解除其對側芽發生的抑制作用。該研究以Brassinosteroid signaling integrates multiple pathways to release apical dominance in tomato為題發表在PNAS(Xia et al, 2021)。光作為能源和信號，是影響植株株型的關鍵環境因子。然而，側枝發生如何受光環境信號的調控仍不清楚。

  2023年4月10日，浙江大學喻景權/周艷虹團隊圍繞番茄植株株型再次在PNAS在線發表了題為HY5 functions as a systemic signal by integrating BRC1-dependent hormone signaling in tomato bud outgrowth的研究論文，揭示了光信號節鏈在番茄側枝發育中的作用。

  該研究發現，紅光受體PHYB的失活或缺失以及藍光受體CRY1a的缺失均導致側芽中HY5蛋白積累的減少和BRC1 轉錄水平的增加，抑制番茄側枝的生長。葉片感受光變化產生的HY5蛋白作為可移動系統信號轉運到側芽，直接抑制側芽內BRC1和激活番茄BR生物合成基因的轉錄，從而促進側枝的生長。研究還發現了BRC1的下游靶標基因，探明BRC1通過直接抑制側芽中CK合成基因LOG4的轉錄，同時激活CK和GA降解基因(CKX7. GA2ox4和GA2ox5)的轉錄水平，影響CK和GA的積累，導致側芽生長受阻。有趣的是，與植物光形態建成相反，側枝生長主要發生在日間，這主要與光誘導的HY5抑制了腋芽中BRC1的轉錄有關。

  綜上所述，光信號因子HY5作為系統信號在調控番茄側枝發育中發揮關鍵作用。研究不僅揭示了植物光信號在側枝發育中的作用，也為光環境調控來優化植株株型，提高作物產量和品質提供了科學依據。

  浙江大學農業與生物技術學院喻景權教授為該文的通訊作者，周艷虹教授和英國伯明翰大學Christine Foyer教授為共同通訊作者，博士生董韓、博士生王嘉純為該論文的共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金和國家現代農業產業技術體系等項目的資助。

  論文鏈接： https://doi.org/10.1073/pnas.2301879120

2023年4月24日

來源：浙江大學農業與生物技術學院