绿光通过调控油菜素甾醇信号促进植物伸长的新机制

2023年2月1日， 中国科学院分子植物科学卓越创新中心刘宏涛研究组在国际学术期刊The Plant Cell在线发表了题为“Green means go: Green light promotes hypocotyl elongation via Brassinoteroid signaling”的研究论文，揭示了绿光在调控植物发育中的功能，并发现绿光通过调控内源激素油菜素甾醇信号通路而调控植物发育 。

光对于植物非常重要，不仅因为它是植物光合作用的能量来源，还因为光作为非常重要的环境信号调控植物发育。太阳光中的红光和蓝光很容易被叶片吸收，因为它们对光合作用非常有效。绿光占可见光能量的一半以上，但绿光被反射得更多，植物令人愉悦的绿色是由其对绿光的反射造成的。并可能给人一种印象，即绿光对植物来说无足轻重。由于这种有偏差的吸收率，树冠下被遮挡的幼苗能获得的红光和蓝光很低，但有更大比例的绿光。研究表明，尽管绿叶比红光或蓝光反射更多的绿光，但绿叶仍吸收约10-50%的绿光。之前有研究报道绿光参与调节高等绿色植物的生长和发育，但其中一些结果相互矛盾，有结果认为绿光和红光、蓝光、远红光一样抑制伸长，也有研究认为绿光能促进伸长。绿光如何调节植物生长，而为什么之前不同研究获得完全相反的结果，这些都未知。

商用绿色LED光源都会发出少量蓝光或红光。刘宏涛研究组结合滤光片制作出不含有红光或蓝光的纯绿光光源，发现与蓝光、红光、远红光或UV-B光抑制下胚轴伸长不同，绿光促进而不是抑制拟南芥和其他多种植物的下胚轴伸长。进一步的研究发现，植物目前已知的光受体光敏素、隐花素、向光素等都不能作为绿光受体介导绿光促进下胚轴伸长，暗示有新的光受体存在并介导绿光信号转导。有趣的是内源激素油菜素甾醇信号通路参与绿光信号转导。BES1是油菜素甾醇信号转导中的关键转录因子，绿光能促进BES1的DNA结合活性，从而调控基因转录以促进下胚轴伸长。

这些结果表明，绿光作为重要的环境信号促进下胚轴伸长。被其他植物遮挡的植物感受到的红光和蓝光大大减少，而绿光较多（上层叶片吸收较多红光和蓝光，而绿光较少），绿光可作为遮荫信号，促进伸长，使植物能够适应遮荫环境。