生物行移动版

中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室林鸿宣研究员团队，在水稻重要性状遗传与功能基因研究方面取得突破性进展。该团队通过对水稻耐盐相关基因OsHAL3的系统功能分析，发现了一个全新的光调控植物发育机制。相关成果于2024年6月21日在线发表于国际顶级学术期刊《自然-细胞生物学》（Nature Cell Biology），并将刊登于该刊7月期刊中。这是该团队自2005年以来，继克隆水稻耐盐基因SKC1、水稻粒重基因GW2及株型驯化基因PROG1后，第四次在Nature系列杂志发表重要研究成果。

植物生长速度和形态受多种环境因子调控，其中光照是最关键的因素之一。在弱光或黑暗条件下，植物表现出快速生长和幼嫩形态，而强光则抑制生长并促使植物形态成熟。这种光环境对植物适应性、生长周期及产量提升具有决定性影响，长期以来，光受体介导的信号通路被认为是调控植物光响应的主流机制。

HAL3（halotolerance3）最初是在酵母耐盐基因筛选中发现的抗逆基因，编码一种促进细胞分裂并增强耐盐性的核黄素蛋白。该蛋白的过表达不仅提升植物耐盐能力，还能加速生长。林鸿宣研究员指导博士生孙世勇和晁代印等，通过大量分子生物学和生理学实验，深入解析了水稻中HAL3同源基因OsHAL3的功能及其作用机制，揭示了一个区别于传统光受体调控的新型光控发育途径。

研究发现，OsHAL3蛋白以三聚体形式发挥功能，蓝光等阳光成分可促使三聚体解体，导致蛋白功能失活；同时光照还能抑制该基因的转录表达。这种光对OsHAL3的双重抑制作用减缓了细胞分裂速度，最终导致水稻生长减缓。进一步分析表明，光照产生的活性氧以及光对HAL3配体黄素单核苷酸（FMN）的直接作用，可能是三聚体解聚的分子机制。

此外，研究团队发现OsHAL3能与一种可能参与降解细胞分裂抑制因子的E3泛素连接酶HIP1相互作用，并激活HIP1以促进细胞分裂。此前认为的磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶功能与细胞分裂无关，这一发现首次揭示了HAL3在细胞分裂信号传导中的关键角色。值得注意的是，HAL3基因广泛存在于包括人类在内的多种生物体中，提示该机制可能具有更广泛的生物学意义。

该研究得到国家科技部973项目、863专项、国家自然科学基金委及中科院知识创新工程等多项资助。