近日，周艳虹教授课题组在国际知名学术刊物PNAS上发表了题为“SlCPK27 cross-links SlHY5 and SlPIF4 in brassinosteroid-dependent photo- and thermo-morphogenesis in tomato”的研究论文，揭示了“HY5-CPK27-PIF4”信号途径整合光温信号，通过影响油菜素内酯（Brassinosteroid, BR）合成来影响番茄形态建成的机制。
该研究发现番茄CPK27的基因表达受到可见光中不同波长光的诱导，但在光受体突变体（phyA, phyB1B2, phyAB1B2, cry1a）中受到抑制。进一步研究发现，光通过光受体诱导ELONGATED HYPOCOTOYL5 (HY5)蛋白积累，HY5直接结合到CPK27的启动子上并促进其表达。通过RNA-Seq分析发现HY5和CPK27共同调控的基因在BR合成途径中显著富集。为了深入探究CPK27对BR合成的影响，研究团队利用酵母双杂交（Y2H）筛库鉴定出PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR4（PIF4）作为CPK27的候选靶标蛋白。通过蛋白-蛋白互作及磷酸化试验，研究人员证实CPK27可直接与PIF4互作，并在Ser-252和Ser-308位点磷酸化PIF4，这两个位点对于光诱导的PIF4蛋白降解至关重要。此外，研究发现PIF4可结合在BR合成基因DWARF(DWF)启动子上，促进其表达，从而提高BR含量，促进番茄幼苗下胚轴伸长。另外，温度也通过光受体依赖的“HY5-CPK27-PIF4”途径，影响了BR合成，从而影响植株的温度形态建成。
研究通过揭示HY5-CPK27-PIF4模块在光温形态建成中的作用机制，阐明了光信号与Ca2+信号在番茄幼苗光温信号响应中的协同作用。该研究不仅拓宽了对园艺作物光温信号通路的认知，也为优化设施园艺光温环境、培育茁壮植株提供了科学依据。
浙江大学蔬菜研究所博士研究生朱常安和新农村发展研究院副研究员胡璋健为共同第一作者。周艳虹教授和喻景权院士为该文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家现代农业产业科技体系、浙江大学上海高等研究院繁星科学基金等项目的资助。