植物所科研人员与河南大学合作发现植物生物钟的新调控因子
为了适应地球自转引起的环境周期性变化，地球上几乎所有真核生物都进化出了内源计时器——生物钟，它可以维持细胞内近24小时的基因表达节律性以适应环境中光温因子的昼夜动态变化。生物钟参与调控植物体内几乎所有的生长发育和代谢过程，如光周期依赖的开花时间、发育、叶片衰老，以及植物对生物与非生物胁迫的响应等。因此，生物钟稳定性的维持对植物生长发育及其地域适应性等具有重要意义。多个物种的生物钟核心振荡器均由多重相互偶联的转录-翻译反馈环路组成，但目前对生物钟核心组分发挥转录调控的精确机制还缺乏系统的理解。
中科院植物所王雷研究组与河南大学徐小冬、谢启光教授研究组合作，通过转录组共表达分析发现拟南芥b-box锌指转录因子第四亚家族基因bbx19与生物钟核心组分cca1和lhy的表达相位高度吻合。近日节律表型分析发现，过表达bbx19显著延长近日节律的周期长度，而其缺失突变体则表现出短周期表型。bbx19及其同源蛋白bbx18可与生物钟核心振荡器关键组分prr9，prr7及prr5从早晨到傍晚依序动态互作。转录组及分子生物学实验证据发现bbx19与prrs的蛋白动态互作可以共同调控生物钟核心振荡器中“清晨基因”（如cca1，lhy和rve8等）在白天的转录本富集。遗传分析表明bbx19蛋白与cca1，lhy和rve8基因的启动子结合需要prrs蛋白。该研究揭示出bbx19是新的生物钟调控因子，阐明了该调控因子通过与prrs蛋白互作在时间维度调控生物钟“清晨基因”的表达，从而精细调控生物钟周期的机制。这项研究将更新植物生物钟的分子调控模型，同时也为其它重要农作物的生物钟组分挖掘与功能研究提供了理论借鉴。
该研究成果于2021年5月14日在线发表于国际学术期刊the plant cell。河南大学博士后袁力与植物所在读博士生于英俊为论文共同第一作者，河南大学谢启光教授、植物所王雷研究员和河南大学徐小冬教授为此论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、河北省自然科学基金及中国科学院战略先导研究计划等项目的资助。
bbx19-prrs动态互作调控生物钟核心因子cca1和rve8表达的模式图
