揭示了光和营养信号之间的新互作机制

　　2021年6月5日，中科院分子植物科学卓越创新中心的晁代印团队在Molecular Plant 发表了题为“Long-distance blue light signalling regulates phosphate deficiency-induced primary root growth inhibition”的研究工作，该工作揭示低磷抑制根伸长需要在地上部感受蓝光信号，并将蓝光信号传导到根部，揭示了光和营养信号之间的新互作机制。

　　虽然根主要埋在土壤中，但最近的研究表明，光调节了根对矿质养分的吸收。然而，目前还不清楚根系构型(RSA)对不同根际营养状况的响应是否涉及光信号。

　　本研究，作者发现在缺磷条件下，受白光照射的幼苗的主根（Primary root，PR）显著变短，而在磷充足的情况下，没有明显的生长差异。且证明了PI缺乏引起的PR抑制可能与光照强度呈正相关。通过对不同光谱的分析，发现蓝光是PR抑制所必需的，红光和UV-B则不是必需的。为了进一步证实这个现象，作者检测了蓝光感光突变体对PI缺乏的反应，发现在白光下，双突变体Cry1Cry2在PI缺乏诱导的PR抑制中存在缺陷，而Pho1Pho2表现出与野生型相似的RSA变化。表明，PI缺乏诱导的PR抑制需要CRY1和CRY2接受蓝光。对单一突变体Cry1和Cry2的进一步研究表明，两个突变体在蓝光下对PI缺乏诱导的PR抑制都不敏感，而Cry1比Cry2更不敏感，表明Cry1在调节Pi缺乏诱导的PR抑制中起主要作用，而Cry2起次要作用。

　　紧着着，作者通过用铝箔包裹的小盖子分别覆盖了根和芽，就可以把根或芽放在黑暗(或弱光条件)下，并分别检测它们对Pi缺乏诱导的PR抑制的影响。发现低PI诱导的PR生长抑制需要地上部的光感知和从地上部到根的远距离信号转导。用Col-0与Cry1Cr2突变体在蓝光下的互作嫁接试验，也证实了这一点。

　　同时，利用多种蓝光调控途径中的突变体分析，表明HY5在PI缺乏诱导的PR抑制中起正向调节作用，SPA1和COP1起负向作用。进一步的实验证明，HY5能够从茎向根迁移。地上部衍生的HY5通过直接激活磷饥饿下根生长的抑制因子LPR1的表达来自动激活根HY5并调节初生根的生长。

　　总之，该研究揭示了蓝光在缺磷诱导的初生根生长抑制中的调节机制，不仅揭示了一种新的调控途径，涉及到地上部和根系的协调，提高了我们对植物对缺磷的适应机制的理解，也为今后的研究提供了新方向。