日前，北京大學鐘上威和鄧興旺課題組發(fā)現植物幼苗感應土壤中光照強度變化的核心功能蛋白，并揭示了出土過程中幼苗感知土壤深度變化而相應調整其生長發(fā)育的分子信號通路。相關成果發(fā)布于《現代生物學》。 土壤中生長的幼苗受多種因素調控，比如光照、溫度、土壤機械壓力等，但由于土壤成分復雜，人們之前對土壤中植物生長發(fā)育怎樣被調控的分子機理知之甚少。

    科研人員通過土壤覆蓋實驗和分子遺傳篩選，發(fā)現了一個進化上高度保守的泛素連接酶COP1在幼苗出土過程中起著核心作用。COP1單基因突變將導致幼苗不能出土存活，且在遺傳上位于轉錄因子上游，保護和維持著其功能。前期工作發(fā)現，土壤機械壓力能誘導幼苗生成植物激素乙烯，并通過穩(wěn)定一種蛋白協調幼苗子葉與下胚軸的生長發(fā)育，促進幼苗出土變綠存活。該研究進一步確定COP1與乙烯是相互獨立的兩條信號通路，共同調控著蛋白水平。

    該研究揭示了植物幼苗出土過程中感知土壤環(huán)境變化的核心功能基因與分子調控機理。研究成果加深了對幼苗出土這一自然現象的認識，也為農業(yè)生產中提高農作物幼苗出土存活效率提供了理論基礎。