光和重力是两个核心物理环境因子，共同调控着植物的形态与向性，然而这两个信号协同调控植物生长的分子机制还很不清楚。2020年7月20日，北京大学生命科学学院与现代农学院邓兴旺实验室陈浩东课题组在《美国科学院院刊》（PNAS）上以Article的形式在线发表了题为 “Light modulates the gravitropic responses through organ-specific PIFs and HY5 regulation of LAZY4 expression in Arabidopsis” 的研究论文，揭示了光信号差异性地调控植物不同器官向重力性的分子机制。

光与重力对植物的调控紧密关联，以种子植物幼苗阶段为例，当种子在土壤中萌发后，根无论从哪个方向长出来，都会很快在重力的作用下调整为向下生长以固着和吸收营养水分，胚轴则逆重力快速向上生长以突破土壤；见光后，植物迅速开启适合光合作用的光形态建成发育过程（顶端弯钩打开、子叶打开延展），此后其生长方向同时受到光与重力的调控。

陈浩东课题组的研究发现，黑暗环境中，抑制光形态建成的转录因子PHYTOCHROME INTERACTING FACTORS (PIFs) 能直接结合到重力信号正调控因子LAZY4基因的启动子上并激活其表达，使植物的胚轴在暗中能维持很好的负向重力性，利于其向上生长突破土壤；见光后，PIFs蛋白迅速降解，LAZY4表达量下降，胚轴的负向重力性变差。在根中，促进光形态建成的转录因子ELONGATED HYPOCOTYL5 (HY5) 可以直接结合到同一个靶基因LAZY4基因的启动子上并激活其表达，从而促进根的正向重力性，有利于根向下扎得更深。总结起来，该研究揭示了光通过两组不同的转录因子，器官特异性地调控重力信号因子LAZY4基因的表达，抑制胚轴的负向重力性却促进根的正向重力性的机制。

光信号抑制胚轴的负向重力性却促进根的正向重力性的分子机制

该工作在北京大学生命科学学院与现代农学院完成，博士后杨盼宇为本文的第一作者，邓兴旺教授和陈浩东副研究员为共同通讯作者。其他作者包括已毕业博士生文启明、已出站博士后于仁波，在读博士生韩雪。该研究得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室以及北大-清华生命科学联合中心的资助。

原文链接：https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2005871117 或 https://www.pnas.org/content/early/2020/07/17/2005871117