斗地主在线玩-欢乐斗地主在线

近日，斗地主在线玩 王燃教授团队在国际知名期刊Plant Physiology在线发表题为“A GmGTF3A-GmSTF1/2 module governs GmPsbS-dependent photoprotection under high-light stress in soybean”的研究论文。该研究揭示了一条直接调控大豆非光化学淬灭（NPQ）和光保护能力的转录调控通路。该研究定义了GmGTF3A-GmSTF1/2-GmPsbS模块，将高光胁迫信号与叶绿体光保护执行蛋白直接耦合，拓展了以HY5为中心的经典光信号调控范式，揭示转录因子可直接调控核心光保护机制。

研究背景

植物在自然环境中常面临光强波动，当吸收的光能超过光合能力时，过剩能量会引发活性氧（ROS）积累，导致光抑制和光系统损伤。NPQ是植物安全耗散过剩光能的重要光保护机制，而PsbS是能量依赖性淬灭（qE）的核心蛋白。尽管PsbS在拟南芥中的功能已较为明确，但其在大豆等作物中的转录调控机制尚不清楚。解析大豆PsbS的转录调控网络，对于理解作物光保护机制及改良光合抗逆性具有重要意义。

研究内容

研究团队鉴定到大豆中两个PsbS同源基因GmPsbS1和GmPsbS2，二者主要在叶片表达，具有昼夜节律性，且定位于叶绿体。利用CRISPR-Cas9获得gmpssb双突变体，在高光胁迫下表现出严重光抑制：净光合速率（Pn）降低、NPQ受损、光系统蛋白水平下降、ROS积累增加、氧化损伤加剧（图1）。田间试验显示，gmpssb突变体单株荚数和种子产量显著降低。

图1 大豆gmpsbs双突变体对强光胁迫敏感。

转录调控方面，研究通过酵母单杂交筛选到bZIP家族转录因子GmSTF1（大豆HY5同源物）。酵母单杂交和双荧光素酶实验证实GmSTF1和GmSTF2结合GmPsbS1和GmPsbS2启动子并激活其表达，EMSA进一步证实其直接结合TGACGT顺式元件（图2）。遗传分析显示stf1stf2双突变体中GmPsbS转录本降低最显著，表明GmSTF1/2部分冗余且加性调控。过表达GmSTF1可增强NPQ、减轻氧化胁迫、提高高光耐受性。

图2 GmSTF1直接结合并转录激活GmPsbS1和GmPsbS2的启动子。

进一步通过酵母双杂交筛选到C2H2型锌指蛋白GmGTF3A，Y2H、LCI和Co-IP实验证实GmGTF3A与GmSTF1/2发生物理互作。Y1H显示GmGTF3A不直接结合GmPsbS启动子，但双荧光素酶实验表明GmGTF3A可显著增强GmSTF1对GmPsbS1和GmPsbS2启动子的转录激活作用，提示其作为转录共激活因子发挥功能。EMS诱变的gmgft3a突变体在高光胁迫下表现出严重光抑制、Pn降低、NPQ下降、ROS积累和氧化损伤加剧（图3）。

图3 GmGTF3A突变材料表型及GmGTF3A–GmSTF1/2–GmPsbS调控模型

研究意义

该研究首次鉴定GmPsbS为GmSTF1/2转录因子的直接靶标，表明STF模块不仅调控发育程序，还直接调控核心光保护机制。研究提出的GmGTF3A-GmSTF1/2-GmPsbS调控模块，揭示了高光胁迫下大豆NPQ精细调控的分子机制，为大豆光合抗逆性改良提供了新的分子靶点和理论依据（图3）。

研究团队

河南农业大学/河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室联合培养博士研究生林法明为本文第一作者，斗地主在线玩-欢乐斗地主在线 王燃教授、王潇然副教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目（32572306）和河南农业大学高层次人才项目（111-30501301）的资助。

DOI链接： //doi.org/10.1093/plphys/kiag827

编辑/郑真真 校审/赵月 签发/张心晨