蓝光信号转导

植物通过蓝光受体感知并利用自然界的蓝光信号调控其生长发育，隐花色素（cryptochrome，CRY）是唯一一类在动物和微生物中也存在同源蛋白的植物蓝光受体。蓝光受体隐花素CRYs介导蓝光调控植物下胚轴伸长、开花、生物钟等众多发育过程。课题组负责人刘宏涛揭示首个以蓝光依赖形式结合CRY并传递信号的蛋白CIB1，并解析CRY-CIB1等调控开花时间的信号通路（Science，2008; Current Biology, 2011）。自课题组2011年成立以来，我们一直致力于解析CRY介导的蓝光信号通路，搭建了相配套的涵盖生物化学、分子生物学、遗传学和基因组学等多领域的综合实验体系，在CRY调控植物开花（PNAS, 2013; PLoS Genetics, 2013; EMBO Reports，2018；New Phytologist, 2019）、CRY协调光温对植物生长发育的影响（PNAS，2016; The Plant Cell，2016; 2021; Nature Communications，2022）以及CRY蓝光响应的蛋白构象改变机制（Nature Structural & Molecular Biology，2020）等方面取得了一系列重要成果。此外，课题组于2025年实现了里程碑式的突破，一方面发现CRY1在气孔免疫中发挥重要功能，是平衡光合和植物免疫反应的关键基因（Cell Host & Microbe, 2025）；另外还首次发现CRY2在黑暗中具有功能活性，蓝光不仅能激活CRY也能失活CRY，并筛选获得以蓝光抑制形式结合CRY的蛋白，从基础理论的层面颠覆了原有的光受体功能模型（Cell，2025）。课题组在蓝光信号转导方向的系列研究成果为未来利用蓝光调控农作物生长发育，改善农作物形态，提高并稳定农作物产量，提供了坚实的理论基础。