近日，农学院葛良法教授课题组在Plant Physiology（中科院一区TOP期刊，影响因子6.9）在线发表了题为“KIX8 coordinates leaf development and light-induced stress responses in Medicago truncatula and Arabidopsis thaliana”。该研究以蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）为研究材料，揭示了KINASE-INDUCIBLE DOMAIN INTERACTING 8（KIX8）协调叶片发育与光诱导胁迫响应的新功能，解析了KIX8-GIF1-COP1调控模块抑制叶片花青素过度积累的分子机制。
花青素是一类重要的黄酮类次生代谢物，广泛存在于植物果实、花和部分叶片组织中。正常生长条件下，健康绿色叶片中的花青素含量通常较低；然而，在强光等环境胁迫条件下，植物可通过积累花青素吸收过量光能、降低活性氧积累，从而保护光合系统。因此，植物如何在维持正常叶片发育的同时避免不必要的花青素积累，一直是植物发育生物学领域的重要科学问题。
研究团队发现，KIX8不仅参与调控植物器官大小和叶片形态发育，同时在限制叶片花青素积累过程中发挥关键作用。研究表明，mtkix8突变体在中高光强条件下表现出明显的光敏感性，其叶片背面出现大量花青素积累，而野生型植株在相同条件下并未出现明显变化。进一步分析发现，MtKIX8缺失导致花青素合成相关基因显著上调，包括ANS、F3’H、DFR等关键结构基因，从而促进花青素异常积累。
在拟南芥中，研究人员进一步验证了KIX8同源蛋白KIX8/KIX9的保守功能。kix8/kix9双突变体在较低光强条件下即可出现花青素积累增强现象，表明KIX8及其同源蛋白在不同植物物种中均具有抑制过度光响应的保守作用。
通过遗传学、分子生物学和生化实验，研究团队进一步构建了KIX8介导花青素调控的分子网络。研究发现，KIX8复合物能够直接结合GIF1的启动子区域并抑制其表达；随后，GIF1通过调控光信号核心因子COP1的表达，进一步影响花青素积累水平。遗传分析显示，gif1突变能够显著降低kix8/kix9突变背景下的花青素过量积累，而cop1突变则促进花青素形成，进一步证明了KIX8-GIF1-COP1调控级联在植物光响应和代谢调控中的核心作用。
该研究首次揭示了KIX8在植物生长发育和环境适应之间协调调控中的新功能，拓展了对植物如何平衡器官发育、光胁迫响应和次生代谢调控机制的认识。研究成果不仅为解析植物适应复杂环境的遗传基础提供了新的理论依据，也为未来作物株型优化和抗逆性改良提供了潜在基因资源。
农学院葛良法教授为论文的通讯作者，生命科学学院博士生杜欢为论文第一作者。
相关链接：https://academic.oup.com/plphys/article/201/4/kiag522/8751272
文图/农学院
