在自然界中，种子在土壤中萌发后，将迅速穿破土层获取光照进行光合作用等生理活动。此时，幼苗下胚轴或茎迅速伸长，双子叶植物的子叶闭合并形成弯钩，以克服出土的压力。幼苗出土见光后，下胚轴或茎的伸长受到抑制、弯钩打开、子叶张开、叶绿体发育完善并合成叶绿素，进行光合作用。土壤下的暗形态建成和见光后的光形态建成是大多数种子植物所必须经历的生长发育过程。
近日，南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室许冬清教授课题组在JIPB期刊发表了题为“BBX9 forms feedback loops with PIFs and BBX21 to promote photomorphogenic development” 的研究论文。该研究解析了BBX9促进植物光形态建成的作用机制。
光是植物主要能量来源，也是调节植物生长发育的重要环境信号之一。植物通过一系列的光受体感受光环境的变化。光敏色素 B (phytochrome B, phyB)是主要的红光受体。在感知红光信号后，phyB由Pr形式转变为Pfr形式并迅速进入细胞核，进而启动大量的分子生物学事件。PHYTOCHROME-INTERACTING FACTORs (PIFs)直接作用于phyB下游并调控生长素合成和信号转导途径等以促进植物生长。
本研究发现BBX9是一个植物光形态建成的正调控因子。phyB Pfr形式与BBX9相互作用并稳定其蛋白水平。一方面，BBX9与PIFs蛋白相互作用并抑制其对下游基因的转录激活能力，而PIFs结合在BBX9的启动子上并抑制其转录表达。另外一方面，BBX9与BBX21相互作用并增强其转录激活活性，而BBX21促进BBX9的转录表达。综上研究结果说明：BBX9不但和PIFs形成了一个负反馈调控环路，而且和BBX21形成了一个正反馈调控机制，从而抑制了包括SAUR24、SAUR29 和IAA29等在内的生长素合成和信号转导相关基因的表达，进而促进植物光形态建成。
图1. BBX9分别与PIFs和BBX21形成反馈调节环路促进植物光形态建成
南京农业大学钟山青年研究员宋昭庆博士为论文第一作者；许冬清教授为论文通讯作者；硕士研究生叶婉莹、江庆、林欢；博士研究生胡清、肖云涛、边叶挺；钟山青年研究员赵峰月博士共同参与了研究工作；浙江大学农业与生物技术学院董杰教授对该工作进行了指导和帮助。本研究得到了国家自然科学基金、江苏省杰出青年科学基金和国家资助博士后研究人员计划等项目资助。