摘要
作为固着生物，植物需要感知各种环境信号，从而进行信号传导，以调节自身的生长和发育。光不仅可以为植物提供能量，还可以作为一种信号分子，是一种必不可少的环境信号。植物的叶片主要吸收红光反射远红光，当种植过密时，彼此之间的遮挡会使植物周边的远红光比例增加，导致红光与远红光的比例下调,从而产生了遮荫的环境。在遮荫条件下，植物为了生存，其形态或者生理上会产生一些变化，产生的反应称之为避荫反应(shadeavoidanceresponse，SAR)。拟南芥避荫反应主要包括下胚轴和叶柄的伸长，早花，早衰等。主要吸收红光和远红光的光敏色素家族中的光敏色素A(phytochromeA,PHYA)在强遮荫下发挥作用，抑制避荫反应。 果糖-1，6-二磷酸醛缩酶(fructose1,6-biphosphatealdolase，FBA)催化果糖1,6-二磷酸转变为3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮的可逆反应，是糖酵解途径中的重要酶，它还参与细胞质中的糖异生和磷酸戊糖途径以及质体中的卡尔文循环，在代谢中起到十分重要的作用。通过对转录组数据进行分析，我们发现叶绿体定位的FBA1、FBA2以及细胞质定位的FBA5在遮荫处理后，表达水平都有所降低，且在phyA突变体中其下降更为显著，暗示这些基因可能受光受体调控，参与遮荫应答和PHYA介导的遮荫耐受性反应。于是我们对FBA1、FBA2和FBA5在遮荫应答中的调控以及功能展开了进一步的探究。 首先我们构建了fba2和fba5的突变体以及35S启动子驱动的过表达植株和自身启动子驱动表达FBA2和FBA5的转基因株系。对FBA2和FBA5的组织特异性表达分析结果显示二者均主要在拟南芥地上部分表达;对二者的亚细胞定位研究则确认了FBA2定位在叶绿体，FBA5定位在细胞质，并且可能也具有核定位。 其次我们检测了遮荫条件下FBA1、FBA2和FBA5转录水平的变化，发现在遮荫处理3小时后，其转录水平迅速下降，随着处理时间增加，24小时后，FBA1和FBA5转录水平都有所回升。为了进一步探究遮荫对FBA2和FBA5的调控，我们利用35S启动子驱动的过表达植株以及自身启动子驱动的表达株系，检测蛋白以及整体表达水平的变化。结果表明，遮荫处理对FBA2的蛋白水平没有显著影响，说明遮荫主要在转录水平调控FBA2的表达，而FBA5的转录和蛋白水平则都受到了遮荫的调控。 为了进一步研究遮荫对FBA1、FBA2和FBA5的转录调控，我们分别检测了光信号通路相关突变体以及蔗糖对FBA基因表达的影响。我们确认了长时间遮荫条件下PHYA对FBA1、FBA2和FBA5表达的激活效应;发现COP1在白光条件下抑制FBA基因的表达。黑暗处理也同样会抑制FBA基因的表达，我们发现cop1.4突变体中该抑制效果减弱，且添加蔗糖只能部分回复黑暗对FBA2和FBA5的抑制效果，光信号通路可能是介导遮荫和暗处理对FBA1，2,5基因转录调控的主要组分。 然后，我们开始对FBA2和FBA5的功能进行探究。我们发现，fba2突变体在持续白光的条件下没有明显表型，在短日照条件下新叶生长的速度减缓，子叶叶面积较小;在28℃的高温胁迫下，其子叶发育亦受到抑制，暗示FBA2的突变会影响植物对高温胁迫的耐受性。然而，fba5突变体在上述两个处理条件下均没有明显表型。我们继续检测了fba2和fba5的突变体在遮荫条件下的表型，发现fba2突变体的子叶叶面积在遮荫下变小，fba5突变体在持续白光和遮荫下，其子叶叶面积都变小且下胚轴长度也都变短。我们也观察了FBA2和FBA5自身启动子驱动的表达株系在遮荫下的表型，发现FBA2pro∷FBA2-YFP/Col-0在遮荫条件下子叶叶面积没有明显变化，而FBA5pro∷FBA5-YFP/Col-0在遮荫处理后其子叶变大且下胚轴也变长。 最后，为了解析FBA的调控和作用机制，我们通过文献和数据库检索，筛选了可能与FBA5互作的蛋白，利用双分子荧光互补实验确定了FBA5与硫氧还蛋白（thioredoxin，TRX）—TRXh3、中介物（Mediator，MED）—MED15A的KIX结构域以及拟南芥衰老相关受体样激酶（senescence-associatedreceptor-likekinase，SARK）—AtSARK的C端之间具有相互作用。在FBA2pro∷FBA2-YFP/Col-0和FBA5pro∷FBA5-YFP/Col-0转基因植株中，黑暗处理下的莲座叶衰老被延缓，暗示FBA参与植物的衰老，其作用机制还有待进一步的探究。
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