当温度升高时，植物会表现出一系列形态变化,,茎伸长、叶片抬起变薄、开花加速。这一过程被称为温度形态建成，对于在变暖条件下的生存至关重要，但如果失控则会带来危害：过度茎伸长会浪费资源并增加作物倒伏的风险。
7月4日发表在《自然·通讯》上的一项由北京大学研究人员开展的研究揭示了植物如何精确校准这一反应。由秦跟基领导的团队发现了一个分子放大电路，确保生长反应与温度信号成比例，既不会反应不足，也不会反应过度。
反馈模块
温度形态建成的核心通路多年来已为人所知。高温导致转录因子BZR1在细胞核中积累，激活主生长调控因子PIF4，进而促进生长素生物合成和细胞伸长。生长素和油菜素内酯进一步上调BZR1，形成一个正前馈环路。
正前馈环路的问题在于它们倾向于失控,,一旦触发，信号会无限放大。植物中存在这样的环路一直困扰着研究人员，因为植物在温暖温度下显然不会不受控制地生长。
北京大学团队现在提供了缺失的一块拼图：一个名为BLH1（BEL1-LIKE HOMEODOMAIN转录因子）的负反馈元件，它像一个精密调节的制动器。
在高温下，BZR1直接抑制BLH1的转录，解除制动并允许生长。但BLH1具有双重作用：它结合PIF4启动子以抑制其转录，并与PIF4蛋白物理相互作用以抑制其活性。这创建了一个双层制动机制，防止正前馈环路过度反应。
结果就是作者所称的”分子放大器”,,一个温度信号被放大为生长反应的系统，但放大因子由BLH1反馈回路调节，使系统不会过度。
来自突变体的证据
过表达BLH1的植物对热不敏感，即使在高温下也表现出短下胚轴。缺乏多个BLH同源物的高阶突变体则过度敏感，茎伸长过度。关键的是，BLH1过表达挽救了BZR1过度活跃和PIF4过表达植物的伸长下胚轴表型，证实BLH1作用于BZR1下游和PIF4上游。
农业意义
全球变暖正在增加高温事件的频率和强度，威胁着全世界的作物产量。理解温度形态建成的分子机制对于开发气候适应性作物至关重要。
BZR1-BLH1-PIF4模块为育种家和生物技术专家提供了精确的靶点：通过修饰BLH1的表达，可能可以调节温度形态建成反应，使作物在变暖条件下维持最佳生长，而不会出现过度茎伸长、资源浪费或产量损失。
婷 翻译