光信號在幼苗形態(tài)發(fā)生和轉(zhuǎn)換中發(fā)揮著重要作用。種子在土壤中利用體內(nèi)儲藏的能量進(jìn)行異養(yǎng)生長，并通過暗形態(tài)建成使幼苗快速伸長，破土見光后，便轉(zhuǎn)換成光形態(tài)建成模式，伸長生長減緩，開始葉綠素合成和葉綠體發(fā)育，進(jìn)入光合作用自養(yǎng)生長。水稻播種深度和育秧就涉及暗（光）形態(tài)建成所蘊(yùn)涵的科學(xué)原理，水稻的中胚軸在土壤下快速伸長有利于水稻出苗，然而，這一過程在一些土壤逆境條件下（如鹽堿）受到挑戰(zhàn)。因此，探討光信號對農(nóng)作物幼苗的生長發(fā)育調(diào)控及對逆境的響應(yīng)機(jī)制具有重要的科學(xué)意義，也對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著潛在的應(yīng)用價值。
　　中國科學(xué)院植物研究所研究員林榮呈研究組長期開展光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制相關(guān)研究。研究人員對水稻光敏色素互作因子（PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR-LIKE，OsPIL）的功能和分子機(jī)理展開研究，發(fā)現(xiàn)分別過量表達(dá)6個OsPILs基因（OsPIL11-16）均能促進(jìn)黑暗下水稻中胚軸的伸長，其中OsPIL14表現(xiàn)最為明顯。而赤霉素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)核心抑制因子DELLA蛋白（SLENDER RICE1，SLR1）負(fù)調(diào)控水稻中胚軸伸長。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，OsPIL14與SLR1能相互作用，這種互作使SLR1抑制了OsPIL14對下游細(xì)胞伸長相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄激活能力。研究發(fā)現(xiàn)鹽處理促進(jìn)了OsPIL14蛋白的降解，增強(qiáng)了SLR1蛋白的穩(wěn)定性。過量表達(dá)OsPIL14使水稻幼苗在黑暗中對鹽具有較高的耐受性，并顯著提高了鹽脅迫下水稻覆土直播的出苗率。該研究揭示了水稻光敏色素互作因子OsPIL14整合光信號與赤霉素信號調(diào)控水稻在鹽脅迫下生長的分子機(jī)制，對通過分子設(shè)計(jì)提高水稻直播出苗率和鹽脅迫條件下的生長性能具有重要指導(dǎo)意義。
　　該成果于6月25日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Plant Physiology上。植物所博士研究生莫偉平為論文第一作者，林榮呈為通訊作者，中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員卜慶云參與部分工作。該研究得到了農(nóng)村農(nóng)業(yè)部、科學(xué)技術(shù)部 、國家自然科學(xué)基金委員會等項(xiàng)目的資助。
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　　A，過量表達(dá)OsPIL14顯著提高了鹽脅迫（75 mM NaCl）下水稻覆土（1 cm，3 cm）直播的出苗率；B，OsPIL14-SLR1互作整合光信號和赤霉素信號調(diào)控水稻響應(yīng)鹽脅迫的工作模型。