组成性光形态建成1通过调控蔗糖分配与可利用性影响叶片衰老与根系生长

《Plant Physiology》：The loss of COP1 delays senescence and inhibits root growth through modulation of sucrose allocation and availability

　　

摘要

组成性光形态建成1（COP1）参与多种调控植物生长发育的信号通路，但其在蔗糖介导的信号传导中的作用尚不清楚。本研究表明，拟南芥中COP1通过调控蔗糖的分配与可获得性，从而影响叶片衰老和根系生长。在无蔗糖条件下，cop1突变体表现出叶绿素含量降低的叶片黄化、主根生长受损以及根柱细胞中淀粉粒形成减少的现象。cop1突变体叶片中蔗糖转运及代谢相关基因的表达也降低，提示源到库的糖分配受损，源组织中蔗糖周转减少。与此一致，外源添加葡萄糖和蔗糖可缓解叶片黄化，提高叶绿素含量和主根生长；蔗糖补充还部分恢复了根柱细胞中的淀粉粒形成。此外，过表达蔗糖-质子同向转运蛋白2（SUC2）——一种在cop1突变体中下调的、介导地上部向根部蔗糖转运的关键转运蛋白——部分恢复了叶绿素含量、主根生长和淀粉粒形成。COP1缺失还伴随油菜素内酯（BR）信号减弱，包括BR相关基因表达降低、多抗霉素B抵抗蛋白1（BZR1）积累减少、对油菜素（BL）的响应减弱以及内源BL含量下降，同时乙烯合成和衰老相关基因表达降低，叶片衰老延迟。

综合上述发现，COP1缺失扰乱了蔗糖的分配与可获得性，导致蔗糖在叶片中积累，而地上部来源的蔗糖向根部的输送受限，从而损害淀粉粒形成和根系生长，并降低BR/乙烯相关的衰老响应，最终延迟叶片衰老。