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植物通过感知邻近叶片反射的远红光来察觉竞争者。红光与远红光比值（R:FR）的降低由光敏色素光受体感知，并触发地上部的伸长反应，使植物能够预先应对未来对其主要能量来源——光的竞争。然而，地上部对低R:FR的感知也会引起根系发育的改变，这可能是为了节约资源。这一反应的重要调控因子是bZIP转录因子长下胚轴5（ELONGATED HYPOCOTYL 5，HY5），它可从地上部运输至根部，并在根部抑制生长素信号传导和侧根生长。然而，HY5的运输是否是连接地上部感知低R:FR与侧根生长减少的直接纽带，目前仍不清楚。因此，我们旨在揭示HY5运输的机制与速度。为此，我们构建了地上部特异性诱导表达株系，并利用垂直式共聚焦显微镜对HY5的运输进行活体成像。这使我们能够在24小时内实时追踪HY5从韧皮部运输并卸载至原生韧皮部周鞘细胞、随后在这些细胞中定位于细胞核的过程。为模拟植物间的竞争，我们补充了远红光照射，发现这提高了地上部HY5蛋白的水平，并增强了随后HY5蛋白从地上部向根部的运输。最后，我们证实，地上部表达的HY5对于诱导根系响应地上部所感知的远红光既是必要的，也是充分的。本研究详细展示了一种小型通用转录因子如何作为地上部与根部之间的长距离信号发挥作用，并在植物体内实现环境信号的长距离整合。
HY5 转录因子从地上部向根部的运输驱动邻体遮阴下的根系发育可塑性 | bioRxiv
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植物通过感知邻近叶片反射的远红光来识别竞争者。红光与远红光之比（R:FR）降低后，会被光敏色素受体感知，并触发地上部伸长反应，使植物能够预判未来对光这一主要能量来源的竞争。然而，地上部感知到低 R:FR 也会促使根系发育发生改变，这可能有助于节约资源。该响应的重要调控因子是碱性亮氨酸拉链转录因子下胚轴伸长 5（HY5）。HY5 可从地上部运输至根部，在那里抑制生长素信号传导和侧根……
生长。然而，HY5运输是否是地上部感知到的低红光与远红光比值（R:FR）与侧根生长减少之间的直接联系，目前仍不清楚。因此，我们试图揭示HY5运输的机制和速度。为此，我们构建了地上部特异性诱导表达株系，利用垂直共聚焦显微镜对HY5运输进行活体成像。这使我们能够在24小时内实时追踪HY5的运输及其从韧皮部向原生韧皮部周鞘细胞的卸载过程，HY5在这些细胞中定位于细胞核。为模拟植物间的竞争，我们补充了远红光（FR）照射，并观察到这提高了地上部的HY5蛋白水平，进而增加了HY5蛋白从地上部向根部的运输。最后，我们证明，地上部表达的HY5是诱导根部响应地上部感知到的远红光的必要且充分条件。这项工作详细展示了一种小型通用转录因子如何作为地上部与根部之间的长距离信号发挥作用，并在植物体内远距离整合环境信号。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已声明的资助方信息
荷兰科学研究组织（NWO）
，865.17.002
，737.016.012
德国研究基金会，
，GE 3355/1-1
，PA 4957/1-1
德国学术交流中心（DAAD）
，91892546
欧洲分子生物学组织，
，LM2023050
欧洲分子生物学组织，
，EMBO短期研究奖学金 #8522
版权
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本预印本依据
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Kasper
van Gelderen
bioRxiv
2026.10.18.759902;
doi:
https://doi.org/10.64898/2026.10.18.759902
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,
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bioRxiv
2026.10.18.759902;
doi:
https://doi.org/10.64898/2026.10.18.759902
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关键词：HY5转录因子 · 远红光感知 · 地上部—根部长距离信号 · 韧皮部运输 · 侧根发育可塑性 · 生长素信号
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.18.759902v1?rss=1