種子休眠與萌發(fā)是兩個緊密關聯(lián)的植物生理過程，對農(nóng)作物生產(chǎn)至關重要。休眠在種子成熟過程中逐漸形成，其程度往往在新收獲的種子中達到最高，可以幫助植物度過不利的環(huán)境、防止穗發(fā)芽及“胎萌”現(xiàn)象的發(fā)生。后熟、低溫和光照等因素往往可以打破休眠、促使種子萌發(fā)，使植物開始新的生命周期。種子休眠與萌發(fā)既受內(nèi)在因素的控制，也受外界環(huán)境的調(diào)節(jié)。赤霉素（GA）和脫落酸（ABA）是決定種子休眠與萌發(fā)的兩類主要植物激素，赤霉素抑制休眠、促進萌發(fā)，而脫落酸起到相反的作用。光是影響種子萌發(fā)的主要環(huán)境因子之一，紅光促進種子萌發(fā)，而遠紅光抑制萌發(fā)，并且二者的效應可以逆轉。植物光受體之一光敏色素B（phyB）在響應紅光/遠紅光調(diào)節(jié)種子萌發(fā)中發(fā)揮重要作用，然而，phyB在種子休眠中的調(diào)控機理并不清楚。
中國科學院植物研究所林榮呈研究組運用分子遺傳學等手段，發(fā)現(xiàn)了兩個類Myb型轉錄因子RVE1和RVE2負責光調(diào)控種子休眠和萌發(fā)的分子機理。研究人員發(fā)現(xiàn)，RVE1和RVE2可以促進種子休眠，同時抑制紅光/遠紅光介導的萌發(fā)，并且二者在遺傳上位于phyB的下游。RVE1可以直接結合到赤霉素合成基因GA3ox2（編碼的酶將無活性的GA轉變?yōu)橛谢钚缘腉A）的啟動子元件上并抑制該基因的表達，從而專一性抑制活性GA的合成（不影響ABA的合成），進而促進休眠和抑制萌發(fā)。DOG1是控制種子休眠的關鍵因子，研究人員還發(fā)現(xiàn)，RVE1可以回復dog1的缺失表型，并且DOG1在遺傳上也位于phyB的下游。在種子發(fā)育過程中，RVE1、RVE2及DOG1的表達量逐漸升高，而種子浸泡后，三者的表達量迅速下降，同時phyB可以抑制三者的表達。值得注意的是，在擬南芥不同的生態(tài)型中，RVE1/RVE2的表達量與休眠程度均成正相關。
該研究發(fā)現(xiàn)RVE1和RVE2是一對能同時調(diào)控種子休眠和萌發(fā)的轉錄因子，揭示了phyB抑制種子休眠的機理，解析了光信號通過phyB-RVE1/RVE2-GA3ox2通路整合內(nèi)源激素代謝來調(diào)節(jié)植物早期生長發(fā)育的作用機制，為未來作物通過分子設計以防止穗發(fā)芽或提高種子發(fā)芽率奠定了理論基礎。
該研究成果于8月10日在線發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上，題為Phytochrome B and REVEILLE1/2-mediated signaling controls seed dormancy and germination in Arabidopsis。林榮呈研究組博士生蔣志敏為該論文的第一作者，林榮呈為通訊作者。研究得到了國家自然科學基金委和農(nóng)業(yè)部項目的資助。
光敏色素B與RVE1/2蛋白調(diào)節(jié)種子休眠和萌發(fā)的分子機理
