日前，北京大學(xué)鐘上威和鄧興旺課題組發(fā)現(xiàn)植物幼苗感應(yīng)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(yīng)調(diào)整其生長發(fā)育的分子信號通路。相關(guān)成果發(fā)布于《現(xiàn)代生物學(xué)》。 土壤中生長的幼苗受多種因素調(diào)控，比如光照、溫度、土壤機械壓力等，但由于土壤成分復(fù)雜，人們之前對土壤中植物生長發(fā)育怎樣被調(diào)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(xiàn)了一個進(jìn)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(dǎo)致幼苗不能出土存活，且在遺傳上位于轉(zhuǎn)錄因子上游，保護(hù)和維持著其功能。前期工作發(fā)現(xiàn)，土壤機械壓力能誘導(dǎo)幼苗生成植物激素乙烯，并通過穩(wěn)定一種蛋白協(xié)調(diào)幼苗子葉與下胚軸的生長發(fā)育，促進(jìn)幼苗出土變綠存活。該研究進(jìn)一步確定COP1與乙烯是相互獨立的兩條信號通路，共同調(diào)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(diào)控機理。研究成果加深了對幼苗出土這一自然現(xiàn)象的認(rèn)識，也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高農(nóng)作物幼苗出土存活效率提供了理論基礎(chǔ)。