株型是重要的农艺性状，它影响着植物光捕获、光合作用和资源分配，从而影响农作物的产量和品质。植物侧枝发育受遗传因子、环境因素和内源激素等多方面的调控。
浙江大学喻景权教授课题组前期研究发现，番茄中油菜素内酯(BR)是解除顶端优势的关键信号，它整合植物激素(生长素IAA、独脚金内酯SL、赤霉素GA和细胞分裂素CK)和糖信号，通过BR信号途径的关键转录因子BRASSINAZOLE - RESISTANT1(BZR1)直接转录抑制侧芽中特异表达的BRANCHED1(BRC1)基因，解除其对侧芽发生的抑制作用。该研究以Brassinosteroid signaling integrates multiple pathways to release apical dominance in tomato为题发表在PNAS(Xia et al, 2021)。光作为能源和信号，是影响植株株型的关键环境因子。然而，侧枝发生如何受光环境信号的调控仍不清楚。
2023年4月10日，浙江大学喻景权/周艳虹团队围绕番茄植株株型再次在PNAS在线发表了题为HY5 functions as a systemic signal by integrating BRC1-dependent hormone signaling in tomato bud outgrowth的研究论文，揭示了光信号节链在番茄侧枝发育中的作用。
该研究发现，红光受体PHYB的失活或缺失以及蓝光受体CRY1a的缺失均导致侧芽中HY5蛋白积累的减少和BRC1 转录水平的增加，抑制番茄侧枝的生长。叶片感受光变化产生的HY5蛋白作为可移动系统信号转运到侧芽，直接抑制侧芽内BRC1和激活番茄BR生物合成基因的转录，从而促进侧枝的生长。研究还发现了BRC1的下游靶标基因，探明BRC1通过直接抑制侧芽中CK合成基因LOG4的转录，同时激活CK和GA降解基因(CKX7. GA2ox4和GA2ox5)的转录水平，影响CK和GA的积累，导致侧芽生长受阻。有趣的是，与植物光形态建成相反，侧枝生长主要发生在日间，这主要与光诱导的HY5抑制了腋芽中BRC1的转录有关。
综上所述，光信号因子HY5作为系统信号在调控番茄侧枝发育中发挥关键作用。研究不仅揭示了植物光信号在侧枝发育中的作用，也为光环境调控来优化植株株型，提高作物产量和品质提供了科学依据。
浙江大学农业与生物技术学院喻景权教授为该文的通讯作者，周艳虹教授和英国伯明翰大学Christine Foyer教授为共同通讯作者，博士生董韩、博士生王嘉纯为该论文的共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金和国家现代农业产业技术体系等项目的资助。
论文链接： https://doi.org/10.1073/pnas.2301879120
2023年4月24日
来源：浙江大学农业与生物技术学院
