DAP-seq助力揭示光敏色素整合茉莉酸与高温信号调控叶绿体发育分子机制

2026年08月27日 10:03:16 人气: 15 来源: 蓝景科信河北生物科技有限公司

文献题目：Phytochrome B integrates jasmonic acid and warm temperature signaling pathways to regulate cotyledon chloroplast development

发表期刊：Nature Communications

影响因子：18.1

物种：拟南芥

发表单位：中国科学院植物研究所

发表时间：2026年3月9日

蓝景科信提供：DAP-seq技术服务

主要研究结果

全球气候变暖造成气温升高，高温会显著降低农作物产量。植物依靠光敏色素phyB感知温度与光信号，茉莉酸JA则调控植物防御与叶片衰老，二者信号通路存在交叉，但高温协同JA破坏叶绿体发育的分子机制尚不清晰。已有研究多局限于下胚轴伸长等热形态建成表型，缺乏子叶叶绿体层面的全局转录证据，也未能系统解析关键转录因子HY5与MYC2的全基因组靶标网络。本研究利用DAP-seq联合RNA-seq，阐明phyB整合温敏与JA信号、通过 HY5与MYC2拮抗调控叶绿体发育的分子机制。

研究发现，茉莉酸甲酯（MeJA）与28℃温热处理对拟南芥子叶叶绿素积累和叶绿体超微结构具有累加破坏效应。遗传分析表明，光温受体phyB与JA受体COI1功能拮抗——phyB缓解胁迫诱导的黄化，COI1则加剧损伤。通过Y2H、LCI、BiFC、Co-IP及Pull-down实验，证实phyB可直接结合JAZ1和JAZ3，抑制其泛素化降解；而28℃高温削弱二者互作，加速JAZ蛋白降解，释放下游MYC转录因子，确立phyB为温度与JA信号交汇的核心蛋白枢纽。

转录组数据显示，温热与JA协同激活胁迫及衰老相关通路，同时抑制光合发育程序；HY5与MYC2调控的基因集呈相反趋势。研究通过DAP-seq鉴定二者全基因组结合位点，二者均识别G-box核心基序，同时结合RNA-seq数据筛选出功能性靶基因：HY5直接激活GLK1、WAG2等叶绿体发育基因，MYC2特异性结合NYC1、RAP2.6等叶绿素分解与衰老基因。Y1H、ChIP-qPCR及荧光素酶实验进一步验证，常温下HY5稳定结合光合基因，而双重胁迫下MYC大量富集衰老基因启动子，二者竞争性结合共同靶标形成调控开关。

综上，本研究系统阐明HY5与MYC2在叶绿体发育中的拮抗功能，揭示高温加剧JA诱导光合损伤的转录调控机制，攻克温热与JA信号交叉调控叶绿体发育领域，为作物分子育种提供精准基因靶点。

图1. 光敏色素phyB与JAZ1、JAZ3发生直接蛋白互作。（a）酵母双杂交实验；（b）荧光素酶互补成像（LCI）实验；（c）双分子荧光互补（BiFC）实验；（d、e）免疫共沉淀（Co-IP）实验；（f、g）体外Pull-down实验。

图2. HY5与MYC家族蛋白调控的基因转录图谱。（a）28℃+茉莉酸甲酯处理条件下，hy5-215突变体对比野生型Col-0的差异表达基因数量；（b）图a中差异表达基因的火山分布图；（c）28℃+茉莉酸甲酯处理条件下myc2/3/4三突变体对比野生型Col-0的差异表达基因数量；（d）图c中差异表达基因的火山分布图；（e）HY5正向调控基因的GO富集分析；（f）MYC家族蛋白正向调控基因的GO富集分析。

图3. 基于DAP-seq绘制HY5与MYC2全基因组结合图谱。（a）两组技术重复下，HY5结合峰富集于转录起始位点（TSS）附近的热图；（b）MYC2结合位点相对于转录起始位点（TSS）的分布曲线；（c）HY5结合峰内显著富集基序的DNA保守序列图；（d）MYC2结合峰内显著富集基序的DNA保守序列图；（e）HY5靶基因在子叶发育相关基因中的富集情况；（f）HY5靶基因在逆境、激素信号通路相关基因中的富集情况；（g）MYC2靶基因在叶片发育及茉莉酸响应基因中的富集情况。

DAP,2026.jpg

关键词： DAP-seq

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